试论高炉炼铁工艺论文

试论高炉炼铁工艺论文内容摘要：

业可进行研究,试验。 结语我国炼铁技术已处于较高发展阶段,宝钢,武钢等企业的高炉技术指标已是国际先进水平,但是仍有发展的空间。 目前高炉炼铁原燃料供应紧张和成分波动,带来较大的 9 负面影响,需要认真对待。 我国炼铁企业发展不平衡,先进与共存,落后指标的企业要加大技术改造的力度,提升整体水平。 淘汰落后是要加大力度,炼铁系统是节能减排工作的重点,要制定切实可行的发展规化和措施,加大对炼铁系统的投入,并有清醒的思路,抓住重点,取得最大实效。 当前要做好烧结脱硫工作。 高炉炼铁应当以精料为基础,精料技术水平对高炉炼铁的影响率在 70%,高炉操作一定抓好精料,这是高炉炼铁的根本。 冶金装备大型化(包括高炉,烧结,焦炉,球团等)是发展方向,应坚定不移。 论文主要研究内容本论文主要对高炉炼铁工艺的分析及炼铁工业的发展情况，对高炉炼铁工艺进行改进。 全文的主要内容包括一下几个方面：　热风温度的提高我国热风炉的设计,制造,施工,投产等方面均可实现国产化。 只是在使用材质,结构设计,送风系统的保障和送风操作制度的科学等方面存在一些缺陷,需要加以改进。 努力提高风温不但可以降低焦比(热风温度提高 100℃可降低焦比 15 ~20kg/t)[4],而且也是提高喷煤比的前提条件。 喷煤比的改进高炉喷煤是炼铁系统结构优化的中心环节,是国内外炼铁技术发展的大趋势,也是我国钢铁工业技术发展的三个重大技术路线之一。 把原煤经磨煤机制成煤粉，利用喷吹系统喷至高炉，煤粉可迅速燃烧．此法既降低了成本，降低了焦比，也提高了高炉的利用系数[5]。 提高喷煤比的技术措施是:减少渣量,提高风温、富氧、脱湿鼓风,贯彻精料方针(焦炭质量要好,炉料强度高,透气性要好和冶金性能好等),喷煤煤质要优化,煤枪分布要均匀,进行混合喷吹等。 高炉燃料改进炼铁企业的工作重点仍是努力提高炼铁精料技术水平,要善待高炉,会有好的回报。 这是炼铁的根本。 近年来全国对炼铁的投入只占钢铁企业总投入的 4. 9%,对钢铁企业节能减排,降成本,十分不利。 当前应当加大对炼铁的投入,包括对环保的治理。 焦比降低的主要措施是:提高风温、提高精料水平、提高焦碳质量、提高高炉操作水平等等。 球团生产技术的提高继首钢开发成功链篦机回转窑、冷床工艺生产球团矿之后,我国球团生产技术取 10 得了较大进步。 我国在球团的强化造球,优化配矿,生球烘烤,回转窑燃烧,窑内不结圈,以及机械传动和自动化控制技术等方面均取得了进步。 链篦机回转窑工艺生产的球团矿质量和能耗上是优于竖炉生产工艺。 这是我国球团生产技术的一大进步,也是一个球团生产技术里程碑的发展阶段。 炼铁炉料结构优化优化炼铁炉料结构的主要内容,就是要努力提高球团矿在炉料中的比例。 全国球团矿的增产,为优化炉料结构提供了前提条件。 球团矿含铁品位高(高于烧结矿 5% ),工序能耗低(比烧结工序能耗低 1/3)。 提高球团矿在炼铁炉料中的比例,是炼铁技术发展的大方向,可以实现节能增产,是钢铁企业结构优化和结构节能的主要内容。 高炉操作技术水平的提高近年来,中国炼铁生产技术进入成熟发展阶段。 主要表现是在外界条件不断变化(特别是原燃料质量的波动)情况下,高炉生产仍能够实现稳定顺行,不出现较大的失常现象,高炉生产的技术经济指标仍处于良好状态。 全国重点钢铁企业的燃料比、入炉焦比、休风率在连年下降,而高炉利用系数、热风温度得到不断提高,高炉寿命也在提高。 不少企业高炉操作在贯彻“四稳一治”的方针,即稳定送风、装料、热制度、造渣制度,活跃炉缸,促进了我国高炉炼铁技术的发展。 高炉利用系数的提高2020 年重点钢铁企业高炉利用系数为 2. 677t/ ,创出历史最好水平。 宝钢、武钢、鞍钢、首钢、本钢等企业的大高炉出现过月平均为。 武钢3200 m3高炉月平均利用系数达到。 高压操作技术高炉高压操作是实现高炉高效化的重要手段。 在炉顶煤气压力小于 1. 0kg/cm2以下时,提高顶压 0. 1 kg/ cm2,可以增加产量 20%,同时可降低焦比约 3% ~5%,有利于冶炼低硅铁,也有利于提高 TRT 发电能力。 其原因是:顶压提高后,煤气流速变低,有利于煤气的热量传递给炉料,提高矿石的间接还原率,同时也增加鼓风量。 提高顶压要求鼓风机和送风系统要能适应,高炉煤气压差降低,要适当调整高炉操作数据。 提高煤气利用率,降低炼铁燃料消耗高炉煤气中 CO2 含量升高 0. 5%,可降低炼铁燃料消耗 10kg/t 降低炼铁工序能耗 8. 5kgce/t。 提高炉气利用率的重要手段是。 在大矿批条件下,要采取在矿批中加入小块焦,有利于提高烧结矿的透气性,又有利于提高烧结矿的还原性。 大焦批形成一定厚度 11 的焦炭层,称之为“焦窗”作用,提高炉料的透气性和形成稳定的煤气通道。 在变化焦炭负荷时,一般只调整矿批重,而不动焦窗的厚度。 优化装料制度,提高料柱透气性,实现节能对原燃料不同粒度实行分级入炉,减少炉料的填充作用,提高料柱的透气性。 不同粒度大小的炉料在高炉内会有填充作用,使炉料之间的空隙度缩小。 所以对炉料进行分级入炉,对降低高炉内煤气低压差,节焦有好处。 将小粒度烧结矿布在边缘环带之后,大幅度提高了冶炼强度,降低燃料消耗。 低硅铁冶炼技术生产低硅铁冶炼的好处是可以降低焦比,提高产量,并对炼钢生产有利(减少炼钢过程中脱 Si 工作量)。 生铁含 Si 降低 0. 1%,可降燃料比 4~5kg/t。 冶炼低硅铁的条件是:原燃料质量要稳定,高炉生产稳定,选择好适宜的炉渣成分(不要在炉温波动时,出现短渣)。 炼铁系统节能降耗取得新进展炼铁系统要承担钢铁工业的节能降耗,降成本,实现环境友好的要任务。 这是钢铁工业节能降耗的工作重点工序,要下大力气作好各方面的工作,为企业节能作出贡献。 近年来中国炼铁系统耗不断下降,创出了我国历史最好水平(见表 3)。 表 3 全国重点钢铁企业工序能耗 kgce/t时间/年 焦化 烧结 球团 炼铁 2020 2020 2020 2020 注：2020 年国家将电力折算煤系数从 ()电，调整为 kgce/()电，造成工序能耗与历史数据和国际指标对比出现了误差。 国家要发布“循环经济法”,要求全国钢铁工业要节能减排。 钢铁工业作为能耗大户(占全国能耗的 % ),污染大户(炼铁系统汚染物排放占钢铁联合企业的 2/3)。 要加大对节能降耗的工作力度。 12 第二章 铁及炼铁的发展史铁在自然界中分布极为广泛，但人类发现和利用铁却比黄金和铜要迟。 首先是由于天然的单质状态的铁在地球上非常稀少，而且它容易氧化生锈，加上它的熔点（1812K）又比铜（1356K）高得多，就使得它比铜难于熔炼。 人类最早发现铁是从天空落下的陨石，陨石含铁的百分比很高（铁陨石中含铁%） ，是铁和镍、钴的混合物。 考古学家曾经在古坟墓中，发现陨铁制成的小斧；在埃及第五王朝至第六王朝的金字塔所藏的宗教经文中，记述了当时太阳神等重要神像的宝座是用铁制成的。 西亚赫梯人是最早发现和掌握炼铁技术的。 我国从东周时就有炼铁，至春秋战国时代普及，是较早掌握冶铁技术的国家之一。 我国最早人工冶炼的铁是在春秋战国之交的时期出现的。 这从江苏六合县春秋墓出土的铁条、铁丸，和河南洛阳战国早期灰坑出土的铁锛均能确定是迄今为止的我国最早的生铁工具。 生铁冶炼技术的出现，它对封建社会的作用与蒸汽机对资本主义社会的作用可以媲美。 铁的发现和大规模使用，是人类发展史上的一个光辉里程碑，它把人类从石器时代、铜器时代带到了铁器时代，推动了人类文明的发展。 至今铁仍然是现代化学工业的基础，人类进步所必不可少的金属材料。 生铁成本是从经济方面衡量高炉作业的指标。 在全球信息化的推动下,钢铁行业也迈入了数字化、信息化的时代。 炼铁是钢铁生产中的一个重要环节,生产出的产品(主要是生铁)的质量和产量都将直接影响炼钢生产,乃至整个钢铁行业的生产。 这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。 高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。 在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。 炼出的铁水从铁口放出。 铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。 产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。 13 早期高炉使用木炭或煤作燃料，18 世纪改用焦炭，19 世纪中叶改冷风为热风(见冶金史)。 20 世纪初高炉使用煤气内燃机式和蒸汽涡轮式鼓风机后，高炉炼铁得到迅速发展。 20 世纪初美国的大型高炉日产生铁量达 450 吨，焦比 1000 公斤／吨生铁左右。 70 年代初，日本建成 4197 米高炉，日产生铁超过 1 万吨，燃料比低于 500 公斤／吨生铁。 中国在清朝末年开始发展现代钢铁工业。 1890 年开始筹建汉阳铁厂，1 号高炉（248 米,日产铁 100 吨）于 1894 年 5 月投产。 1908 年组成包括大冶铁矿和萍乡煤矿的汉冶萍公司。 1980 年，中国高炉总容积约 8 万米,其中 1000 米以上的 26 座。 1980年全国产铁 3802 万吨，居世界第四位。 70 年代末全世界 2020 立方以上高炉已超过 120 座，其中日本占 1/3，中国有四座。 全世界 4000 立方以上高炉已超过 20 座，其中日本 15 座，中国有 1 座在建设中。 近两年来中国生铁产量高速增长,同时高炉炼铁技术也取得了较大进步。 2020 年全国重点钢铁企业高炉炼铁焦比达到 392kg/t,热风温度达到 1125℃,喷煤比达到 137kg/t,利用系数为 2. 677t/m3. d。 这些指标创造出我国历史最好水平。 宝钢、武钢、首钢、鞍钢等企业的大高炉生产技术进入成熟发展阶段,炼铁燃料比低于 500kg/t。 但是,中国炼铁产业集中度低,炼铁企业发展不平,先进与落后共存,尚有 6000 多万 t/年生产能力属于淘汰之列,造成中国炼铁技术发展不平衡。 21 世纪我国实现工业化的经济发展的第二步战略目标,需要强大钢铁工业的支撑.耗中占有较大比例,来 15 年炼铁系统的节能目标.中国的和平崛起需要强大的钢铁工业支撑[6]我国经济建设的第二步战略目标是在 21 世纪前 2O 年实现工业化，到 2020 年 GDP比 2020 年翻两番，实现中国和平崛起。 研究表明 AX，具有相对完整工业体系的国家，人均 GDP 达到 1 000 美元时，人均钢年产量不得低于 100 kg／(人a)L1]。 我国 2O 世纪 9O 年代以来的实践也证明了国民经济的增长需要钢铁工业的支持。 我国在 21 世纪前 2O 年，GDP 要翻两番，必须有强大的钢铁工业来支撑。 研究表明，支撑我国工业化进程的人均钢产量的最低值应在 16O～180 kg／(人 a)L1]。 换句话说，支撑我国 GDP在 2020 年翻两番的最低钢产量应在 2．4～2．8 亿 t。 建设强大的钢铁工业是我国 21世纪实现和平崛起的必要条件。 我国废钢积蓄量少，钢产量增长速度快，决定了我国电炉钢的比例远低于国际平 14 均水平。 我国钢产量的增长主要靠转炉钢的增长。 而转炉钢的增长必须依靠生铁产量的增长。 这就决定了我国钢铁工业的发展必须保持铁与钢同步。 强大的钢铁工业包括强大的高炉炼铁产业。 第三章 高炉炼铁第一节 现代高炉炼铁工艺高炉炼铁生产流程高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态（如 Fe2OFe 3OFe 2SiOFe 3O4TiO2 等）还原为液态生铁。  冶炼过程中，炉料（矿石、熔剂、焦炭）按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。 从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应，产生的高温还原性煤气上升，并使炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。 上升过程中，煤气流温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。 高炉炼铁生产非常复杂，除了高炉本体以外，还包括有原燃料系统、上料系统、送风系统、渣铁处理系统、煤气处理系统。 通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的4~5 倍（如图 31）。 15 焦 炭熔 剂铁矿石上料机高炉 热风炉 鼓风机喷吹燃料罐水渣煤气除尘生铁炉渣特殊生铁炼钢生铁铸造生铁净煤气渣棉建筑材料 绝热材料炉尘其它用途空气冷风热风燃料 图 31 第二节 高炉本体及主要构成 密闭的高炉本体是冶炼生铁的主体设备。 它是由耐火材料砌筑成竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固密封，内嵌冷却设备保护（图 32）。 16 图 32 高炉内部工作空间的形状称为高炉内型。 高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个部分，该容积总和为它的有效容积，反映高炉所具备的生产能力（图 33）。 Hu——有效高度；h0——死铁层厚度；h1——炉缸高度；h2——炉腹高度；h3——炉腰高度；h4——炉身高度；h5——炉喉高度；hf——风口高度；。