高炉冶炼的2种原料(一) .ppt 53页

铁的生产过程铁的化学性质更为活跃,在自然界中以铁化合物的形式存在。大多数氧化铁用于炼铁。炼铁是从铁矿石中提取铁和有用元素形成生铁的过程。炼铁方法主要包括高炉法,直接还原法,冶炼还原法等。原理是矿石通过在特定的气氛中(还原物质CO,H 2、 C;合适的温度)通过物理和化学反应获得还原的生铁。 , 等等。)。高炉炼铁是一种古老的冶炼方法。高生产率,低消耗和低成本是其最大的优势。结合不断吸收的新技术,高炉炼铁方法仍在不断发展。因此,可以预见,将来,高炉炼铁仍将是炼铁的主力军。经过几个世纪的发展,现代高炉技术已达到很高的水平。现代巨型高炉的熔炉容量为4000-5000m3,每年可生产2.5-3百万吨铁。许多高炉的使用寿命为10到15年。 §2. 1高炉炼铁的原料高炉冶炼的原料有四种类型:铁矿石(天然富矿石和人造富矿石),燃料(焦炭和喷射燃料),助熔剂(石灰石和白云石)等)和爆炸形式的空气。冶炼一吨生铁需要1. 5〜2. 0t矿石,0. 4〜0. 6t焦炭和0. 2〜0. 4t熔剂。 1铁矿石1矿物,矿石和脉石的概念(1)矿物:地壳中的天然化合物或天然元素,具有均匀的内部晶体结构,化学组成以及某些物理和化学特性。

人类可以使用的矿物质称为有用的矿物质。 (2)矿石:可以在现代技术和经济条件下以工业规模从中提取金属,金属化合物或其他产品的矿物。矿石和岩石是矿物的集合体,可以由一种或多种矿物组成。现有形式:通常以氧化物,硫化物,碳酸盐等化合物形式存在,许多矿石与多种矿物共存分类:根据所含矿物矿石,可分为简单矿石和复合矿石。具有有用成分的矿石(例如磁铁矿)只能提取金属铁;复合矿石:可以同时提取两种或多种有用矿物的矿石,例如可以提取钒的钒钛磁铁矿,钛和铁金属矿石分为金属矿石和非金属矿石金属矿石:可以在现代技术和经济条件下从中提取金属的矿物矿石中的e以其中所含金属的类型命名,例如铜矿石,铁矿石等。品位:矿石中有用成分的含量,通常以百分比表示,例如40%的铁矿石,矿石含量为40%。根据矿石等级不同,一般分为富矿和贫矿。它们之间没有严格的界限,通常根据每个工业部门和矿区的具体条件来确定。高炉富矿:品位超过50%的矿石可以在高炉中直接冶炼。贫矿:品位太低,需要加工和浓缩的矿石。精矿:加工后获得的高品位矿石。 (3)煤Gang石:除了有用的矿物质外,矿石中的矿物还没有工业使用价值。

例如铁矿石中的石英。 2几种常见的铁矿石(1)磁铁矿。磁铁矿(Fe3O 4),黑色金属光泽,强磁性);实际上,很少有纯磁铁矿,通常含有TiO2和V2O5复合矿石,即钒钛磁铁矿。 Fefull /FeO≥7. 0是假赤铁矿; 7. 0> Fefull /Fe0≥3. 5是半假赤铁矿; Fefull / FeO <3. 5是磁铁矿。(2)赤铁矿。红色或红棕色,红色矿石。主要矿物是赤铁矿(Fe2O 3),无磁性,但结构疏松且易碎,磁铁矿中还原效果极好。赤铁矿矿石在自然界分布广泛,通常形成巨大的矿床,储量最大(占铁矿石总储量的4 8. 3%),并且是炼铁最重要的铁矿石资源。(3)褐铁矿通常是赤铁矿,含有具有不同分子,化学式的结晶水:mFe2O3·nH2O(m = 1〜3,n = 1〜4)。加热时失去结晶水和自由水,矿石的孔隙率增加而红色易用性更好。同时,由于除去水,矿石的品位相应提高。 (4)菱铁矿。它是一种含铁的碳酸盐。在自然界中,它具有工业开采价值。铁矿石比其他三种矿石少,铁含量也不高,但是在加热释放二氧化碳后,表1-3常用铁矿石的分类,组成和性能(P 6)中国铁矿石资源丰富,探明储量) 443亿吨,其中工业储量占54%快乐飞艇 ,居世界首位。

冀东,安本,宁武,攀枝花,大冶,内蒙古等北部,东北,东部,西南,中南部,西北等地都有储量大的矿区。 3中国铁矿石资源的两个特征(1)贫矿很多,约占铁矿石总储量的80%。因此,有必要大力发展选矿和集聚产业。[2)元素共生复合物矿石很多,例如,包钢所使用的白云鄂博铁矿中相关的稀土元素超过了世界上所有国家的总储量,攀枝花铁矿中的钒也占据了全世界首先,一些矿石还含有铜,铀和银等贵金属,应加强矿石的综合利用,世界上铁矿石储量丰富的国家包括前苏联,澳大利亚,巴西,加拿大和美国。4铁矿石的评估对于高炉冶炼,评估铁矿石的主要指标是品位(铁含量),脉石成分,杂质元素含量,还原性,高温矿石等的形成。(1)铁矿石品位(铁含量)。决定冶炼的经济性:品位每提高1%,焦炭比就降低2%,产量提高3%。 (2)煤Gang石的成分。从目前的铁矿石资源来看,大多数铁矿石石是酸性的yabo娱乐 ,主要成分是SiO2和Al2O3。需要的矿石SiO2含量越低越好。SiO21713℃,Al2O3 2050℃(3)杂质元素。常见的有害元素:S,P,K,Na,Cu,Pb,Zn,F,As等。S,P,As,Cu等易于还原成猪铁,铁的性能受到损害,尽管钾,钠,锌,铅,氟等元素不能进入生铁,但它们很容易损坏炉衬或使炉内的循环积累挥发,从而导致结瘤或污染环境。

与矿石有关的有益元素:Mn,Cr,Ni,V,Ti,Nb和稀土元素等,可提高钢的质量。当其含量达到一定量时,可以认为是复合矿石,具有较高的经济价值,应考虑综合利用。 (4)矿石的还原性。矿石中的氧气与铁结合的难于被还原剂捕获的程度称为还原性。易还原的矿石冶炼可以减少碳燃料的消耗。赤铁矿不像磁铁矿那么稠密,还原性好;褐铁矿和菱铁矿在炉中加热后,其中所含的结晶水和碳酸盐分解或挥发形成松散的矿石。人造富矿通常比天然矿具有更好的还原性。[5)矿石的高温性能。由于其在加热过程中的强度,还原,压碎可以防止矿石粉末阻塞气流通道并造成冶炼困难,因此,要求矿石具有较高的负荷软化温度e和熔滴温度,两者之间的温差应小,以便高炉中的软熔区可以相对较低。较低的位置可使矿石在回流之前达到较高的还原度,从而还原高温下直接还原的程度,有利于减少燃料消耗并确保炉内良好的透气性。 (6)矿石强度的粒度组成和孔隙率差且易于粉碎,粒径太小或不均匀会降低高炉料柱的渗透性,导致炉况不理想和气体利用率差。通常要求粒度小于5mm的矿石不能送入炉内粒度上限和矿石还原度难还原磁铁矿的粒度不超过40mm,且容易还原还原矿不大于50mm;粒径下限为8mm。

为了提高物料塔的透气性并促进炉子的顺畅流动,在进入炉子之前,应将铁矿石造粒并分类到炉子中。 (7)铁矿石强度的含义:指矿石在运输过程中承受挤压,磨损和冲击的能力。矿石的机械强度影响高炉冶炼:矿石的机械强度为粉末的产生会降低高炉物料塔的透气性;相反,有利于提高高炉物料塔的透气性。[8)以上指标(化学成分)必须保证高炉条件的稳定性和光洁度高炉原料主要有,首先要保证矿石化学成分的稳定,化学成分的波动会引起炉温,炉渣碱度和生铁质量的波动,增加焦炭比并降低产量,因此,必须混合并中和进入炉内的矿石5其他含铁原料使用含铁“废物”材料不仅可以扩大铁矿石资源,增加生铁产量,降低生铁成本,而且有助于环境保护,将废物变成宝藏,并充分利用自然资源。高炉粉尘,转炉粉尘,钢渣,轧钢皮,硫酸渣和一些有色金属的选矿,高速铁尾矿和冶炼的高炉渣,电厂粉煤燃烧的烟尘等(1)高炉从高炉煤气系统中回收炉灰该副产品由矿石和焦炭粉组成,含铁约40%,碳10%-20%和更多的CaO,粒径较小,亲水性较差。 (2)氧气转炉炉灰是指通过集尘器从氧气转炉的炉气中回收的含铁粉末。铁含量相对较高,高达50%到60%或更多。主要成分是Fe3O4和16%至30%的金属铁。

粒径极小,可用作烧结或造粒的辅助原料。 (3)轧制皮是在轧制过程中从热钢锭或钢的表面上剥落的氧化物皮。铁含量非常高,达到60%至70%以上。它主要以Fe3O4,(4)其他铁屑包括铁屑和铸铁机车削和锻造过程中产生的钢屑。主要成分是铁和铝。少量的碳亚博app ,可用于成分的烧结。[5)钢渣是转炉和水淬后的粒状材料产生的渣。钢渣中含有一定量的铁,更多的碱性氧化物CaO,MgO用于烧结配料时,铁可以回收,石灰石和白云石的一部分也可以替代;由于钢渣中含有磷,所以在烧结配料时钢渣的比例不应太高。不影响生铁的质量。第二熔剂矿石中的脉石和焦炭中的灰分主要是酸性氧化物,其熔点较高(SiO2 1713°C,Al2O3 2050°C),在高炉冶炼条件下难以熔融。为了形成低熔点物质,必须添加一定量的助熔剂(称为助熔剂)。形成许多低熔点化合物和低共熔物,即所谓的炉渣,并能实现完全熔化,并具有良好的流动性,因此炉渣和铁很容易分离。助焊剂根据其性质可分为碱性和酸性。最常用的高炉是碱性熔剂,即石灰石和白云石。当煤ue石中的碱性氧化物含量高时,使用酸性助熔剂,而通常使用二氧化硅。

为了充分利用钢铁行业的废物,一些高炉使用高碱度转炉钢渣代替碱性熔剂。助熔剂的要求(P1 1)有效成分含量高。对于石灰石和白云石,它需要很高的有效碱度。助熔剂中所含的碱性氧化物会扣除与酸性氧化物形成矿渣所需的碱性氧化物。之后,其余百分比称为有效碱度(有效通量),可用以下公式表示:(CaO + MgO)有效=(CaO + MgO)通量-(SiO 2)通量R,其中(CaO + MgO)有效-有效碱度;(CaO + MgO)焊剂-焊剂中CaO和MgO的重量百分比;(SiO 2)焊剂-焊剂中SiO2的重量百分比; R-炉渣碱度,[(CaO + MgO)/ SiO2]。 (2)硫和磷的有害杂质应低。(3)粒度均匀,强度好且粉末少。三种燃料是高炉冶炼必不可少的基本原料之一。几乎所有高炉都使用焦炭作为燃料在高炉炼铁中,焦炭主要起三个作用:(1)提供所需的热量冶炼(2)还原矿石所需的还原剂;(3)在高温区,焦炭是唯一的固体,它是支撑物料塔的骨架和通畅的气体通道。(4)高铁水渗碳强度的块状焦炭是高炉冶炼必不可少的燃料,但由于焦煤资源的稀缺,焦化生产也带来了红利,对环境造成了严重的污染,因此需要向其中注入补充燃料高炉,特别是喷射煤粉代替部分焦炭,是20世纪高炉炼铁最成功的技术进步。

所谓的煤粉喷射是将未结焦的煤粉磨成细粉,然后将其与风口一起通过风口喷入炉膛的燃烧区。像焦炭一样,煤粉也位于燃烧区,氧气在鼓风中。该反应形成煤气并放出热量,因此注入煤粉可以代替焦炭的还原剂和热源的两个功能,但不能代替焦炭的原料塔骨架。目前高炉原料主要有,世界范围内的喷煤量占单位生铁总燃料消耗的30%至50%。通常根据其化学和物理性能来分析高炉冶炼焦炭质量对焦炭质量的要求,即固定碳(C固体),灰分(A),挥发物(V),水分(W),硫(S)内容。焦炭最重要的物理性能是机械强度,粒度和孔隙率。焦炭的质量直接影响高炉的产量,质量和能耗(焦炭比)。 (1)固定的碳和灰分焦炭中的固定碳含量和灰分含量在增加和减少。高灰分意味着低C含量。焦炭的灰分含量增加1%,焦炭比率增加2%,输出量减少3%,因此需要焦炭灰分含量尽可能低,中国焦炭的灰分含量通常为11%至15%,焦炭中的灰分含量来自原煤,因此应在洗煤之前进行洗涤进行焦化和合理的配煤以减少灰分。(2)硫焦炭的硫含量占总硫的80%。因此,降低焦炭的硫含量对于提高质量非常重要为了确保生铁的硫含量低于国家标准(0. 05%〜0. 02%),必须提高炉温和炉渣的碱度,从而增加燃料消耗。结果表明,焦炭中的硫含量增加了0. 1%,焦炭比提高了1. 2%至2%。

洗煤和合理配煤也是降低焦炭硫含量的基本方法。 (3)挥发物焦化过程中未分解和挥发的有机物是确定焦炭成熟度的主要指标。一般含量为0. 8%〜1. 2%。含量太高表明成熟度差,强度不足,在冶炼过程中容易开裂,产生粉体,影响物料柱的透气性,含量过低说明焦化过大,会造成许多裂纹和脆性。因此,需要适当的挥发物含量。[4)稳定的焦炭和性能波动会导致高炉冶炼过程不稳定YABO88 ,尤其是水分的波动会导致进入炉内的焦炭重量波动干焦淬火可以使焦炭中没有水分,从根本上消除水分的波动,这也会影响炉膛温度和热系统的波动。同时提高焦炭强度。 (5)强度和粒径焦炭在进入炉子之前必须经过多次运输,并且会受到高温以及炉子下落时炉料之间的重力和摩擦的影响。如果强度不好,会裂化产生粉末,使炉渣变粘,物料柱的透气性变差,通常使用鼓式试验来确定焦炭强度,要求见P14和表1-8。称为焦炭的冲击强度(断裂强度)M10为焦炭抗磨强度(磨损强度)通常,大型高炉需要M40的75%以上,M10≤8. 0%;焦炭的粒径中等且均匀:大型高炉为40-60mm,中型高炉为25-40mm,小型高炉为15〜25mm(6)可燃性和反应性焦炭的可燃性和反应性基本上是C和O2燃烧产生的速率CO2以及C和CO2形成CO的反应速率。希望在高炉冶炼条件下降低其可燃性和反应性。

现代焦炭的生产过程分为洗煤,混煤,焦化,焦炭淬火以及天然气和化工产品的回收等过程。生产过程如图所示。焦化工艺:现代焦炭生产工艺分为洗煤,混煤,焦化,焦炭淬火以及天然气和化工产品回收等工艺。生产过程如图所示。 (1)洗过的煤在焦化之前要进行洗涤,以减少煤中的灰分含量并洗去其他杂质。(2)掺混煤可用于焦化主要是瓦斯煤,肥煤,炼焦煤和贫煤。调合煤是通过洗涤上述具有不同焦化特性的煤并按一定比例进行焦化而制得的,目的是在保证焦炭质量,扩大煤炭来源的前提下,保存下降的主焦煤。焦化,并同时获得一些化学产品。[3)焦化会将制得的煤装载到焦炉的焦化室中。在隔离空气的条件下,燃烧会加热煤。两侧的腔室,随着温度的升高将被干燥,预热和干燥,热分解,软化,半焦化和焦化成一定强度的焦炭,煤焦化过程的变化如下:A,干燥并在50℃预热200℃时,煤中的水分蒸发并释放出CH4和CO2等气体; B. 200〜300℃热分解,释放出挥发性气体; C,软化300〜500℃,产生胶体; D,500〜800℃的半焦,析出大量的焦油和气体挥发物,形成多孔的半焦; E.焦化在900〜1000℃时,发生大体积收缩,并且碳化开始形成焦炭。焦化周期(14〜18 h)后,推焦器将焦炭推出焦化室。

(4)来自焦炭淬火的热焦炭由焦炭淬火车送出以喷洒水以淬灭焦炭,冷却焦炭或使用CO 2、惰性气体通过红色焦炭层进行热交换,将焦炭冷却至200℃以下,将惰性气体加热至800℃左右,送入余热锅炉产生蒸汽,这是干法淬火法,对环境污染小,焦炭质量高,上海宝山通用钢铁厂采用干式淬火法(5)煤气和化工产品的回收过程不仅产生焦炭,而且还逸出了高热值煤气和其他原料可以从中提取化学产品的原料,每1000kg的洁净煤可获得约750kg的冶金焦。煤焦油(15〜3 4) kg,氨(1. 5〜2. 6) kg,粗苯(4. 5〜1 0) kg,焦炉气(290〜35 [k73)] m3。四鼓风是空气被风扇压缩后的压力很高。现代大型高炉的鼓风压力可以达到0. 4MPa或更高。为了加强高炉冶炼并向高炉中注入辅助燃料,经常使用。将氧气发生器产生的氧气添加到高炉中,从而使高炉中的氧气含量达到22%至30%。必须通过热空气将风扇的鼓风加热至1000°C以上,然后将其送入鼓风炉。问题:1矿石的还原性是什么? 2高炉炼铁过程中对铁矿石还原性有哪些要求? 3铁矿石的评价指标? 4铁矿石有哪些类型? 5高炉熔剂的类型和功能? 6目前国内高炉炼铁工艺中使用的主要助熔剂类型是什么? 7焦炭在高炉冶炼中的作用? 8焦炭的可燃性是什么?反应性好吗?高炉炼铁有哪些要求? *第2章高炉冶炼焙烧原料后,容易还原和破碎30〜40灰黄褐色3. 8 FeCO3菱铁矿矿石,易于还原和疏松37〜55黄褐色黑褐色或天鹅绒黑2. 5〜5. 0 mFe2O 3. nH2O(m = 1-3,n = 1- 4)褐铁矿矿石易还原柔软易碎55〜60红色至浅灰色4. 9 〜5. 3 Fe2O3赤铁矿难以还原,坚硬致密40〜70黑色或灰色5. 2 Fe3O4磁铁矿还原强度铁含量,%颜色密度(t / m 3)矿物和化学矿石名称* *

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