高炉炼铁论文开题报告

四川机电职业技术学院毕业设计 论文 开题报告 1 四川机电职业技术学院毕业设计 论文 四川机电职业技术学院毕业设计 论文 开题报告书开题报告书 姓 名 毛显阳 学 号 20121353 专 业 冶金技术 年 级 2012 导 师 夏玉红 职 称 副教授 报 告 日 期 2014 年 7 月 5 日 四川机电职业技术学院毕业设计 论文 开题报告 2 毕业设计 论文 开题报告 题目名称高炉炼铁技术研究高炉炼铁技术研究 题目来源题目来源 科研课题 生产社会实际 自拟题目 1 本课题的研究意义 国内外研究动态和现状 本课题的研究意义 国内外研究动态和现状 1 本课题的研究意义 本课题的研究意义 钢铁工业是人类社会活动中占有着极其重要的地位 对发展国民经济起着极其重 要的作用 无论工业 农业 交通 建筑及国防均离不开钢铁 一个国家的钢铁生产 水平 就直接反映了这个国家的科学技术发展和人民的生活水平 而炼铁是钢铁生产 的一个重要环节 2012 年粗钢产量 7 16 亿吨 占全球钢产量的 46 3 据统计显示 2012 年全球粗钢产量增长低迷 总产量为 15 478 亿吨 较上年的 15 29 亿吨仅增长 1 2 其中 世界钢铁协会 62 个成员粗钢产量合计为 15 17945 亿吨 占全球产量的 98 1 2013 年中国以 7 79 亿吨的粗钢产量位居世界第一 占全球粗钢产量的 48 5 而中国 2013 年不锈钢产量也达到约 1800 万吨 占全球总产量的 48 3 2013 年全球粗钢产量首次超过 13 亿吨 比 2012 年增长 3 5 尽管包括美国 欧盟和南美洲各国的产钢量都出现了不同程度的下滑 但得益于以中 日为核心的亚 洲国家以及非洲国家的增长还是促进了粗钢产量的再次增长 在这种情势之下 低消 耗 低成本 低污染的高炉炼铁无疑使生产的钢铁更具有竞争力 所以高炉炼铁技术 的研究具有重大的意义 高炉是炼铁的专用设备 虽然近代技术研究了直接还原 熔融技术还原等冶炼工 艺 但它们都不能取代高炉 高炉生产是目前获得大量生铁的主要手段 高炉生产是 可持续的 他的一代寿命从开炉到大修的工作日一般为 7 8 年 有的已达到十年或十 年以上 高炉炼铁具有规模大 效率高 成本低等诸多优势 随着技术的发展 高炉 正朝着大型化 高效化和自动化迈进 2 国外研究动态和现状国外研究动态和现状 在欧洲 高炉炼铁技术的近期研究主要有 改善焦炭质量提高喷煤率 优化原料的 加工和处理 延长高炉寿命 开发高炉工况的在线评估 实现实时控制 提高高炉设备监 测及在线修复能力等 中期项目有开发喷吹精矿粉技术 研究高炉耐火陶瓷和水冷系 统 改善高炉作业条件 提高现场监测 维修和管理的能力等 长期项目的重点是减少 高炉对环境的污染 包括用大量喷煤或其它还原剂取代焦炭 用喷铁粉取代烧结矿 减 少高炉炉渣和烟尘排放量等 在新工艺开发方面研究高炉的无氮操作和取代现有焦炉 的连续制焦设备等 美国钢铁学会对今后几年美国高炉炼铁技术的发展提出以下意见 研究喷煤的限制性因素及其克服方法 开发更充分燃烧的氧煤喷吹系统 利用现有炼焦 四川机电职业技术学院毕业设计 论文 开题报告 3 厂生产高强度焦炭的技术 开发能经济地生产局部还原 50 70 球团矿或烧结矿的 工艺 在高炉数学模型方面 开发一种包括流体流动 动力学的综合模型 并研制能够 探测高炉内煤气成分 温度和料柱透气性的低成本的探测器 3 国内研究动态和现状 国内研究动态和现状 为了将我国现有高炉的技术经济指标提高到以上水平 在炼铁工艺方面应将以下 关键技术作为今后一段时期研究和开发的重点 A 高炉精料技术 含铁炉料 目前我国高炉熟料以高碱度烧结矿为主 配比一般为 75 85 其余 多为块矿 配酸性球团的高炉很少 我国烧结矿的理化性能和冶金性能远次于国际先 进水平 例如含铁品位较低 1997 年重点企业平均为 53 49 以上 比国际水平低 4 以 上 FeO 含量高 粒度组成差 10 mm 粒级多在 40 50 次于国际先进水平 约 30 35 冶金性能方面 还原性 RI 低 还原粉化率 RDI 高 随着烧结矿品位提高 应当加强对高铁低硅烧结技术的研究 矿物组成和结构对其强度粒度组成和冶金性能 影响的研究 此外 今后进口粉矿用量和品种还将增加 不同进口粉矿和国内精矿 粉 矿配比烧结性能的研究也应引起重视 我国大型高炉所用球团矿多为进口 中小高炉 多用本地生产的竖炉球团矿 除了研究不同球团矿本身的强度膨胀性等性能外 还要 研究高炉内用球团矿置换块矿后的冶炼现象和规律 并从经济性角度研究球团置换块 矿的效果及不同高炉球团矿的合理配比 冶金焦炭 为了提高高炉利用系数和大幅度提高喷煤量 必须进一步改善我国焦 炭的质量 除宝钢外 我国大部分高炉使用的焦炭灰份 机械强度等指标与国外先进 工业国家差距很大 要研究高强度低灰分优质焦炭的生产技术 在完善配煤技术的基 础上致力于配煤统计模型开发 逐步实现较准确地预测焦炭质量和成本 要重视对焦炭 高温强度 CSR 及其对高炉冶炼影响的研究 要对焦炭的常温性能 高温性能 显微结 构组织的关系开展研究 建立我国焦炭质量的评价体系 B 超高喷煤量综合技术和喷煤极限的研究 近年来 欧洲 日本 美国以及 我国宝钢的高炉喷煤比大幅度提高 达到 200 kg t 以上 月平均喷煤量有的已达到 250 kg t 以上 我国大部分高炉的喷煤量还远远低于这一水平 要在精料 高风温 富氧的条件下 研究高炉的最大喷煤量或极限喷煤量 极限喷煤量的研究停留在实验 室阶段是不够的 要研究大量喷煤时煤粉在高炉内的行为 它对高炉料柱透气性的影响 以及高炉内碳的平衡等 应当指出 某一钢厂的最大喷煤量或极限喷煤量应当按照经 济效益最佳 即每吨生铁的燃料成本最低 包括焦炭 煤粉 小块焦 确定 片面追求 四川机电职业技术学院毕业设计 论文 开题报告 4 最高喷煤量而不考虑降低铁成本是不可取的 2 主要研究内容 主要研究内容 本次课题高炉炼铁技术的研究的主要内容有 2 1 工艺技术参数研究 高炉冶炼过程是在一个密闭的竖炉内进行的 高炉冶炼过程的特点是 在炉料与 煤气逆流运动的过程中完成了多种错综复杂地交织在一起的化学反应和物理变化 且 由于高炉是密封的容器 除去投入 装料 及产出 铁 渣及煤气 外 操作人员无 法直接观察到反应过程的状况 只能凭借仪器仪表间接观察 为了弄清楚这些反应和 变化的规律 首先应对冶炼的全过程有个总体和概括的了解 这体现在能正确地描绘 出运行中的高炉的纵剖面和不同高度上横截面的图像 这将有助于正确地理解和把握 各种单一过程和因素间的相互关系 高炉冶炼过程的主要目的是用铁矿石经济而高效 率地得到温度和成分合乎要求的液态生铁 为此 一方面要实现矿石中金属元素 主 要为 Fe 和氧元素的化学分离 即还原过程 另一方面还要实现已被还原的金属 与脉石的机械分离 即熔化与造渣过程 最后控制温度和液态渣铁之间的交互作用 得到温度和化学成分合格的铁液 全过程是在炉料自上而下 煤气自下而上的相互紧 密接触过程中完成的 低温的矿石在下降的过程中被煤气由外向内逐渐夺去氧而还原 同时又自高温煤气得到热量 矿石升到一定的温度界限时先软化 后熔融滴落 实现 渣铁分离 已熔化的渣铁之间及与固态焦炭接触过程中 发生诸多反应 最后调整铁 液的成分和温度达到终点 故保证炉料均匀稳定的下降 控制煤气流均匀合理分布是 高质量完成冶炼过程的关键 2 2 上料系统的工艺 高炉供上料系统由贮矿槽 贮焦槽 槽下筛分 称量运输和向炉顶上料装置等组 四川机电职业技术学院毕业设计 论文 开题报告 5 成 其作用是将来自原料场 烧结厂及焦化厂的原燃料和冶金辅料 经由贮矿槽 槽 下筛分 称量和运输 炉料装入料车或皮带机 最后装入高炉炉顶 随着炼铁技术的 发展 中小型高炉的强化 大型高炉和无钟顶的出现 对上料系统设备的作业连续性 自动化控制等提出来更高的要求 以此来保证高炉的正常生产 3 3 炼铁工艺 高炉炼铁的原料 铁矿石 燃料 熔剂 3 研究思路和方案 研究思路和方案 思路 总结现有的炼铁技术 在现有的技术不足中改进方案 从高炉炼铁原料 高炉本体 上料系统 等各种方面入手 对高炉炼铁工艺的生产现状进行了其技术性 研究 使其高炉炼铁具有规模大 效率高 成本低等诸多优势 随着技术的发展 高 炉正朝着大型化 高效化和自动化迈进 实现渣铁分离 已熔化的渣铁之间及与固态 焦炭接触过程中 发生诸多反应 最后调整铁液的成分和温度达到终点 故保证炉料 均匀稳定的下降 控制煤气流均匀合理分布是高质量完成冶炼过程的关键 方案 查阅资料 研究现有的炼铁技术 分析影响高炉炼铁质量的原因 归纳总 结 探索改进高炉炼铁技术的方案 5 进度计