高炉炼铁基本原理及工艺.ppt

1 高炉炼铁基本原理及工艺 罗玉强 2 主要内容 高炉炼铁工艺流程高炉主要技术经济指标高炉冶炼原 燃料及熔剂高炉冶炼基本原理与能量利用高炉强化冶炼的手段与方法 3 高炉炼铁十字方针 高效 优质 低耗 长寿 环保 一 高炉炼铁工艺流程 4 二 高炉主要技术经济指标 1 利用系数 P 高炉昼夜产铁量 Vu 高炉有效容积 t m3 d2 焦比 K Q 昼夜焦碳用量 P 现主要核算综合焦比 3 冶炼强度 I Q Vu 反应焦碳的燃烧能力 4 透气性指数 5 炉腹煤气指数 4 休风率 计划外的检修时间占规定作业时间的百分比 2 5 生铁成本 原料占80 6 一代炉龄 高炉点火开炉 停炉大修历经时间 5 三 高炉冶炼原 燃料及熔剂 1炉料种类及质量评价 6 各类铁矿石图 赤铁矿 磁铁矿 菱铁矿 褐铁矿 7 烧结矿及烧结球团 烧结球团 烧结矿 8 品位 含铁量 理论上品位 1 焦比 2 产量 3 脉石成分 SiO2 Al2O3 越好 须重视Al2O3 MgO 越好 有害杂质 S P Cu Pb Zn As K Na 有益元素 Mn V Ni Cr 铬 9 强度和粒度 强度 易粉化影响高炉透气性 不同粒度应分级入炉 还原性 被CO H2还原的难易 影响焦比 化学成分稳定性 TFe波动 0 5 SiO2 0 03 混匀的重要性 条件 平铺直取 原料场应足够大 10 2 助 熔剂 1 作用 形成低熔点易流动的炉渣 脱S 碱性熔剂 2 种类 11 3焦碳 主要作用 作为高炉热量主要来源的60 80 其它热风提供提供还原剂C CO料柱骨架 保证透气性 透液性 质量要求 含炭量 C 灰份 10 左右 灰分低可使渣量 含S量 80 大于80mm的 10 大于80mm的 10 成分稳定 特指水分 一般采用干熄焦焦碳反应性 C CO2 2CO开始反应的高低快慢 影响间接还原区的范围从而影响焦比 12 四 高炉冶炼基本原理与能量利用 一 高炉内还原过程 二 造渣与脱S 三 风口前C的燃烧 四 炉料与煤气运动 五 高炉能量利用 13 一 高炉还原过程1 高炉炉内状况 14 1 块状带 矿焦保持装料时的分层状态 与布料形式及粒度有关 占BF总体积60 200 1100 主要反应 水分蒸发结晶水分解除CaCO3外的其它MCO3分解间接还原碳素沉积反应 2CO C CO2 2 软熔带 矿石层开始熔化与焦碳层交互排列 焦碳层也称 焦窗 形状受煤气流分布与布料影响 可分为正V型 倒V型 W型主要反应 Fe的直接还原Fe的渗碳CaCO3分解吸收S 焦碳中的S向渣 金 气三相分布 贝波反应 C CO2 2CO 15 3 滴落带 主要由焦碳床组成 熔融状态的渣铁穿越焦碳床主要反应 Fe Mn Si P Cr的直接还原 Fe的渗C 4 回旋区 C在鼓风作用下一面做回旋运动一面燃烧 是高炉热量发源地 C的不完全燃烧 高炉唯一的氧化区域 主要反应 C O2 CO2CO2 C 2CO 5 炉缸区 渣铁分层存在 焦碳浸泡其中主要反应 渣铁间脱S Si Mn等元素氧化还原 16 2 铁的间接还原与直接还原 1 间接还原 用CO H2为还原剂还原铁的氧化物 产物CO2 H2O的还原反应 特点 放热反应反应可逆 2 直接还原 用C作为还原剂 最终气体产物为CO的还原反应 特点 强吸热反应反应不可逆 3 直接 间接还原区域划分 取决于焦碳的反应性低温区 800 基本为间接还原中温区800 1100 共存高温区 1100 全部为直接还原 4 用直接还原度rd 间接还原度ri来衡量高炉C素利用好坏 评价焦比 17 3 非铁元素的还原 1 Mn的还原 一般规律 MnO2 550 间还 Mn2O3 1100 间还 Mn3O4 1000 间还 MnO 1200 直接还原 Mn Mn还原的特点 间接还原放热大 使炉顶温度 直接还原吸热大 使焦比 控制Mn还原的手段 提高炉缸温度 但会使Mn的挥发损失 提高炉渣R生铁中保持一定 Si 18 2 Si的还原 生铁中 Si 的要求 制钢铁 Si 0 6铸造铁1 25 Si 4 25 Si还原的特点 大量吸热8倍全部直接还原K Si还原的途径 气化还原 SiO2 C SiO g COSiO g C Si CO渣铁反应 SiO2 2 C Si 2CO 控制Si还原的因素 提高炉缸温度利于Si的还原 炉渣R利于Si的还原 19 3 P的还原P100 还原入铁 只有原料控P 4 含Ti矿的冶炼TiO2 Ti2O3 TiO Ti Ti C N 固熔体使炉渣粘稠 20 二 造渣 1 造渣的概念与作用概念 根据脉石 焦碳灰份组成及数量 选择适当的熔剂 形成具有一定性能的炉渣 作用 1 促进或抑制某些化学反应 脱S 2 保护炉墙 高炉长寿 21 三 风口前C的燃烧 1 风口前C燃烧的意义风口前C得燃烧占总C量的70 其燃烧的基本意义 1 提供热量80 2 提供还原剂 3 影响炉料下降 软熔带形状 煤气利用 冶炼指标2 燃烧带大小的控制 下部调剂影响燃烧带大小的因素 C的燃烧速度 一般认为影响不大 布料状态 中心堆积 燃烧带小 中心疏松 燃烧带大 鼓风动能EK的大小 22 四 炉料与煤气运动1 炉料下降的条件 力学分析P P料 P摩 P浮 P气P 0顺行P 0悬料 难行P料 品位 焦碳负荷 P料 P摩 炉墙与炉料 炉料与炉料 H D 设计问题 P浮 料柱浸泡在渣铁中产生 勤放渣铁P气 上升煤气对料柱的支撑力 23 2 炉腹区煤气流炉腹区压差 P 较大易形成液泛现象 flood 为避免液泛现象要求 1 渣量小 品位高 I小 2 提高焦碳质量 3 煤气流速小 4 初渣粘度小 保证一定 FeO 含量3 炉顶煤气的分布 1 边缘气流 煤气利用差 2 中心气流 煤气利用一般 考虑大喷煤应以发展中心为主 3 两道气流 中心 边缘都有一定发展 传统型 4 管道气流 煤气分布失常 24 五 高炉能量利用1 评价方法 1 燃料比 2 rd 3 C的利用程度 co2 煤气上升过程中的变化 25 五 高炉强化冶炼手段与方法 1 大风量风量增加 炉内传热效果下降 ri降低 K增加 风量应与还原性相适应2 高风温风温增加 传热推动力增加 但利用风温的同时K势必降低 透气性将下降3 富氧富氧将使炉缸温度增加 但煤气总量下降 不利于全厂能量平衡 富氧