炼铁工艺简介

炼铁工艺简介1、钢铁均是含有少量合金元素和杂质的铁碳合金，按含碳量不同可分为 生铁一含C为1.7〜4.5%钢一含C为0.05〜1.7% 熟铁 一 含 C 小于 0.05%在地壳中Fe蕴藏量极为丰富，仅次于氧、硅、铝居第四位2、以铁矿为中心的高炉炼铁的工艺流程自然界的铁绝大多数是以铁氧化物状态存在于矿石中（如赤铁矿（Fe2O3）、磁铁 矿（Fe3O4）、褐铁矿（m Fe2O3 nH20）、菱铁矿（FeCO3））等咼炉炼铁就是从铁矿 3 4 2 3 • 3石中将铁还原出来，并熔炼成液态生铁铁矿石（或烧结矿、球团矿等）是氧化物与 杂质的混合物或化合物所以，含铁矿物在咼炉中冶炼应完成三个基本过程：（1）排 除氧化铁中的氧一还原过程；（2）把铁与杂质分开一造渣过程；（3）铁吸收碳素一渗 碳过程1） 还原过程：把氧化铁中的氧分离出来，让铁得到“解放”的化学反应叫还原 在咼炉冶炼过程中，还原有“间接还原”和“直接还原”两种方式，在咼炉中上部， 用co、h2 （由含水的空气在风口燃烧焦炭生成）与氧化铁中氧发生化学反应，生成 co2而与铁分开，这叫做间接还原其余的氧化铁到达到高炉下部的高温区，氧化铁 中的氧与焦炭中的碳直接化合成一氧化碳而与铁脱离，这叫作“直接还原”。

直接还 原时吸收大量的热量，所以高炉炼铁时应尽量发展间接还原以减少直接还原的比例2） 造渣过程：铁矿石中的杂质叫做脉石如何去掉矿石中的脉石？在高炉冶炼 过程中应通过造渣过程实现脉石以SiO2作为主要成分，是酸性脉石，以CaO为主 要成分，是碱性脉石，它们单独存在时，有较高的熔点，当酸性脉石与碱性脉石相互 化合为中性矿物时，熔点降低，就可生成易熔化的中性炉渣，炉渣比铁水轻又互相不 熔解，熔化后就可以分开3）渗碳过程：经过除氧和去掉脉石的铁（称海绵铁）吸收焦炭中的碳素就变成 熔点低而含碳高的生铁，叫做渗碳过程铁矿物中所含的酸性氧化物（如SiO2、A12O3）和碱性氧化物（CaO、MgO） 单质存在时，熔点都非常高（如SiO2熔点1713°C, MgO熔点2880°C）,在高炉内的 温度条件下是不能熔化成液相的，但当配性氧化物与碱性氧化物在一定温度下发生反 应，就会形成高炉温度条件下能够熔化的低熔点化合物很明显，这种化合物的要求 除了它能在炉内熔化成液相，还要有很好的流动性生产实践表明：流动性好坏是受 它本身成分影响：当SiO2%在35%, CaO/SiO2在0.8〜1.2之间，渣的流动性最好（唐钢 二炼铁厂对高炉渣碱度CaO/SiO2要求控制在1.08〜1.1之间），在碱度不变的情况下, 提高MgO含量，渣的流动性变好。

因此炼铁需要消耗石灰石和白云石，其目的就是为 了与铁矿石中的酸性氧化物作用生成炉渣由于炉渣具有比重轻和不溶于生铁的特 点，渣铁才可以分离，才可以获得纯净生铁从炉顶出来的煤气中含有一定数量的除 尘灰，这种除尘灰含有41%左右的TFe,可以回收，重新参加烧结配料，高炉煤气经 过净化后，是一种很好的低热值气体燃料，它的发热值在700〜950kcal/m3,目前唐钢 二铁厂烧结机点火用的燃料就是高炉煤气从渣口放出的炉渣可用作水泥材料炼铁工艺的主要概念 1、 有效容积:炉型所包括的容积叫有效容积,即铁口中心线至炉喉上端之间的容积2、 高炉利用系数:每立方米高炉有效容积一昼夜生产生铁的吨数叫高炉利用系数， 用吨/立方米•天（t/m3 •天）表示.3、 焦比:就是每炼一吨生铁所需要的焦炭量，用公斤/吨（kg/1）表示4、 燃料比:高炉采用喷吹煤粉、重油或天然气后，折合每吨生铁消耗的燃料总量（包 括焦炭、重油、煤粉或天然气之总和）5、 冶炼强度:高炉每天消耗的焦炭量与高炉有效容积的比值叫做冶炼强度 （由此可 知，焦比、冶炼强度和高炉利用系数之间存在着如下关系：高炉利用系数 =冶炼 强度/焦比6、 还原剂：就高炉冶炼来说，还原剂就是从铁氧化物中夺取氧，使铁氧化物中的铁 变为金属铁或铁的低价氧化物的物质。

高炉冶炼过程中的还原剂有C、CO、H27、 铁的间接还原：用CO还原铁氧化物的反应叫作间接还原因为高炉中的CO是由 C被炉料和鼓风中的氧燃烧氧化而来的，所以间接还原反应是间接消耗C的反应8、 铁的直接还原：用C还原铁氧化物的反应叫作直接还原因为这种反应直接消耗 C,所以叫用直接还原9、 直接还原度：一般认为，从铁的高级氧化物还原到FeO的过程，是全部以间接还 原的方式进行的，而从FeO还原到金属铁，则一部分以间接还原方式另一部分以 直接还原方式进行全部还原生成的铁中，以直接还原方式还原出来的铁所占的 比例就是所谓的直接还原度10、 炉温：生产统计结果表明，炉缸温度（渣铁温度）与生铁含 Si 量成直线关系， 炉缸温度越高，还原进入生铁的Si就越多，因此，通常用生铁含Si量来表示炉 温，生铁含 Si 量成为炉缸温度的代名词11、 炉渣碱度：炉渣碱度就是用来表示炉渣酸碱性的指数实际生产中，大部分使用 二元碱度指标，即 R=CaO/SiO 2212、 炉渣的熔化温度：它是指炉渣完全熔化为液相的温度，或液态炉渣冷却时开始析 出固相的温度与单一晶体不同，炉渣没有确定的熔点，炉渣从开始熔化到完全 熔化是在一定的温度范围内完成的。

13、 炉渣熔化性温度：炉渣熔化之后能自由流动的温度叫作熔化性温度有的炉渣虽 然熔化温度不高，但熔化之后却不能自由流动，仍然十分粘稠，只有把温度进一 步提高到一定程度后才能达到自由流动的状态，因此，为了保证高炉的正常生产，只了解炉渣的熔化温度还不够，还必须了解炉渣自由流动的温度，即熔化性温度14、炉渣粘度：炉渣粘度直接关系到炉渣流动性的好坏，它直接影响高炉顺行和生铁 质量炉渣粘度是流动性的倒数，粘度是指速度不同的两层液体之间的内磨擦系 数试验结果表明：流速不同的两层液体之间的内磨擦力与接触面积的大小和速 度差的大小成正比，与两液层之间的距离成反比15、风口前理论燃烧温度：风口前焦炭燃烧所能达到的最高温度，即假定风口前焦炭 燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高温度叫作风口前理论 燃烧温度理论燃烧温度是指燃烧带在理论上能达到的最高温度，生产中一般指 燃烧带燃烧焦点的温度而炉缸温度一般是指炉缸渣铁的温度，两者是有本质区 别的16、高炉料柱的透气性：是指煤气通过料柱时的阻力大小它直接影响炉料顺行，炉 内煤气流分布和煤气利用率17、 CO利用率：炉顶煤气中CO与（CO+CO）之比叫做CO利用率。

2218、 C利用率：在高炉冶炼条件下实际氧化成CO和CO的碳所放出的热量与假定这些2碳全部氧化成 CO 时应该放出的热量之比叫做碳利用率219、 高炉操作的四大基本操作制度：①热制度，即炉缸应具有的温度和热量水平；② 造渣制度：即根据原料条件，产品的品种质量及冶炼对炉渣性能的要求，选择合 适的炉渣成分（重点是碱度）及软熔带结构和软熔造渣过程；③送风制度：即在 一定冶炼条件下选择适宜的鼓风参数；④装料制度：即对装料顺序、料批大小和 料线高低的合理规定20、 表示热制度的指标：表示热制度的指标有两个：一个是铁水温度，正常生产是在1350－1550 之间波动，俗称“物理热”另一个指标是生铁含硅量，因硅全部是 直接还原，炉缸热量越充足，越有利于硅的还原，生铁中含硅量就高，所以生铁 含硅量的高低，在一定条件下可以表示炉缸热量的高低，俗称“化学热”21、 置换比：在高炉冶炼中，从风口每喷入单位重量的燃料所能替代的焦炭量就叫做 喷吹燃料的置换比22、 提高喷吹煤粉置换比的措施：决定置换比高低的主要因素是煤的质量与煤粉在炉 内的燃烧利用情况对煤质量的要求：煤粉含灰分越低，置换比越高；煤粉的含 硫量低，置换比可提高。

煤粉在炉内的燃烧情况：煤粉在炉内主要是替代风口区 的焦炭，因此使煤粉迅速在风口前完全燃烧是提高置换比的关键，这里要求：煤 粉粒度要细，要有足够的过剩空气系数，要保持一定的理论燃烧温度等23、富氧鼓风：空气中的氧气含量在标准状态下为 21％，采用不同方法，提高鼓风中 的含氧量就叫富氧鼓风24 常见的化学反应方程式高炉内的间接还原: FeO+ CO = 3FeO + CO3 4 2FeO + CO = 2FeO + CO2 3 2高炉内的直接还原: FeO + C = Fe + CO。