武科大焊接冶金学课件2CH2高炉炼铁.ppt

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1、第二章高炉炼铁(BlastFurnaceIronmaking)主要内容2.1高炉冶炼用原料(rawmaterials)2.2高炉炼铁原理2.3高炉结构及附属设备2.4高炉操作/21:59:5822.1高炉冶炼用原料2.1.1主要原料2.1.2烧结(sintering)2.1.3球团(pelletizing)/21:59:5832.1.1.1几个基本概念1矿物(Minerals)：地壳中具有均一内部结构、化学组成及一定物理、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有用矿物。2矿石(Ore)：在现

2、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矿石。3矿石的品位(Oregrade)：矿石中有用成分的质量百分含量，称为该矿石的品位。4脉石(Gauge)：矿石中没有用的成分称为脉石，一般在冶炼过程中需要去除。/21:59:5845、富矿(high-gradeore)：含铁品位>50%的铁矿石赤铁矿：理论含铁量70%磁铁矿：理论含铁量72.4%菱铁矿：理论含铁量48.3%褐铁矿：理论含铁量55.2~66.1%6、贫矿(leanore)：实际含铁量低于理论含铁量70%的铁矿石称贫矿（必须经

3、过选矿后使用）7、块矿(lumpore)和粉矿(fineore)扣除CO2和结晶水富矿破碎、筛分块矿(>5~10mm),上限粉矿（<5mm）供烧结厂生产烧结矿大中型高炉<45mm中小型高炉<20~25mm/21:59:5858、精矿(oreconcentrate)：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.赤铁矿细磨-200目>60~80%浮选磁铁矿细磨-200目>60~80%磁选褐铁矿先磁化焙烧后细磨磁选菱铁矿细磨-200目>60~80%浮选/21:59:5862.1.1.2主要原料高炉冶炼用的原

4、料主要有铁矿石（天然富矿和人造富矿）、燃料(fuel)（焦炭和喷吹燃料）、熔剂(flux)（石灰石与白云石等）。冶炼1t生铁大约需要1.6~2.0t矿石，0.4~0.6t焦炭(coke)，0.2~0.4t熔剂。高炉冶炼是连续生产过程，必须尽可能为其提供数量充足、品味高、强度好、粒度均匀粉末少、有害杂质少及性能稳定的原料。/21:59:587铁矿石磁铁矿（Fe3O4）-magnettie赤铁矿（Fe2O3）-hematite褐铁矿（mFe2O3·nH2O）-limonite菱铁矿（FeCO3）-siderite/21:

5、59:588铁矿石处理工艺流程矿石(ore)→破碎(crush)→筛分(screen)→富矿(high-gradeore)→混匀(mix)→高炉；矿石→破碎→筛分→贫矿(leanore)→磨矿(grinding)→筛分→选矿→造块→人造富矿→高炉/21:59:589燃料焦炭的作用：发热剂、还原剂及料柱骨架。粒度：大型高炉40~60mm；中型高炉25~40mm；小型高炉15~25mm；喷吹燃料：固体（无烟煤与烟煤粉）液体（重油、煤焦油）气体（天然气或焦炉煤气）/21:59:5810熔剂熔剂主要使用石灰石(calcite

6、)和白云石(dolomite)；熔剂的要求：有效成分含量高（CaO+MgO）；有害杂质S、P低；粒度均匀，强度好，粉末少。熔剂的作用：助熔，改善流动性，使渣铁容易分离；脱硫（焦炭和矿石中S）。/21:59:58112.1.2烧结(sintering)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，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。冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程叫是烧结，所的到的块矿叫烧结矿。/2

7、1:59:5812烧结工艺流程/21:59:5813武钢三烧396m2鼓风环式冷却机/21:59:5814烧结过程示意图烧结料层有明显的分层，依次出现烧结矿层、燃烧层、预热和干燥层、过湿层，然后又相继消失，最后剩下烧结矿层。/21:59:5815400m2带式抽风烧结机/21:59:5816烧结过程的主要反应燃烧反应：C+O2，烧结废气中以CO2为主，存在少量CO，还有一些自由氧和氮。2C+O2=2CO；C+O2=CO2分解反应：结晶水的分解：褐铁矿（mFe2O3·nH2O）高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2

8、O)熔剂分解：CaCO3=CaO+CO2(750℃以上)MgCO3=MgO+CO2(720℃)/21:59:5817烧结过程的主要反应还原与再氧化反应：Fe、Mn等靠近燃料颗粒处：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2;Fe3O4+CO=3FeO+CO2;远离燃料颗粒处：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3;3FeO+1/2O2=Fe3O4