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炼铁专业基础知识讲座（提纲）1 前言自然界的铁是以铁氧化物的形态存在于各种铁矿石之中，如赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、褐铁矿（nFe2O3mH2O）等，炼铁就是用还原的方法从上述矿石中提取铁。高炉炼铁已有三千多年的历史，是传统的炼铁方法。随着科学技术的发展，直接还原法炼铁、熔融还原法炼铁以及粒铁法等非高炉法炼铁也已经相继出现。直接还原法是一种在相对较低温度下，固态还原金属铁的方法，根据还原剂的形态又可分为气基直接还原和煤基直接还原；Midrex工艺就是气基直接还原法中较成熟的一种工艺。熔融还原法则是在熔融状态下，液态还原金属铁的方法，根据反应器的数量又可分为一步还原法和二步还原法；COREX工艺是二步还原法中较成熟的一种工艺。粒铁法是介于直接还原法与熔融还原法之间的炼铁法，其典型工艺是回转窑炼铁法。由于直接还原法、熔融还原法及粒铁法的生产历史较短，至今只有三、四十年的时间，尚未形成一套完整的体系，因此本文介绍的内容主要是讲高炉炼铁法的内容。2 基础知识2.1生铁的化学组成及用途在中国民间，人们对具有良好韧性和强度的钢称之为“熟铁”，而对硬且脆又无法压制成型的铁则叫作“生铁”。其实钢和铁都是铁元素（Fe）与碳、硅及其它元素构成的合金，只是含量不同而已；但钢是铁通过氧化的方法冶炼而成，铁则是矿石还原得到的。 生铁主要用于炼钢，但高硅生铁铸造性能极佳，所以有少部分生铁也用于制作铸件。铁和钢的化学组成如下（）。 C Si Mn P S 其它元素 制钢铁 4.0-4.5 0.3-0.8 0.4 0.12 0.04 微量 铸造铁 2.5-4.5 1.0-6.0 0.4-1.3 0.08-1.0 0.03-0.06 微量 普碳钢 0.05-0.5 0.01-0.4 0.2-1.0 0.06 0.04 另行添加 2.2高炉炼铁2.2.1原料 主料：烧结矿、球团矿、精块矿、（钛添加料）； 辅料：白云石、石灰石、硅石、锰矿、萤石； 燃料：焦炭、（煤粉、重油、天然气、焦炉煤气）。2.2.2产品 主产品：铁水（铁块）； 副产品：水渣、干渣、高炉灰、高炉煤气、电。2.2.3 炼铁工艺流程 参见工艺流程图2.3 几项主要指标2.3.1高炉容积 表示高炉大小的指标，是一个空间概念，计量单位为m3。根据各个国家的不同习惯，同一座高炉可以有3种不同的容积表达方式，即有效容积、内容积和工作容积。前苏联采用的是有效容积（大钟开启下沿至铁口中心线之间的空间），我国的一些老厂如鞍钢、本钢等，最初都是由苏联援建的，因此就延用了有效容积的概念；日本人则愿意使用内容积（炉喉上沿至铁口中心线之间的空间），宝钢是新日铁帮助建设的，所以跟着使用了内容积的概念；但是欧洲人更习惯使用工作容积（炉喉上沿至风口中心线之间的空间）这一概念。以宝钢1高炉为例：其内容积为4063m3，有效容积就是4134m3,工作容积则为3461m3，虽然三组数据不尽相同，但都是指同一座高炉。俄罗斯切列伯维茨钢厂5高炉，有效容积为5500m3，曾经是世界上最大的高炉，有“高炉王”之称。但不久前新日铁君津4高炉大修时以创记录的5555m3成为新一代“高炉王”。宝钢3高炉（内容积为4350m3）在世界上可以排入前二十位之内。到2000年年底止，我国的高炉结构组成参见下表。高炉类级（m3）20002000-10001000-500500-200200-100100总 计炉容范围（m3）4350-20001800-1000983-544380-203175-10094-8高炉座数（座）1829231065230003228总容积 （m3）4906436907160473307860921256002667882.3.2利用系数 表示高炉产铁能力的指标，计量单位为t/m3.d，即每昼夜，每立方米炉容所冶炼的铁水量。该值与高炉容积、原燃料质量、操业水平有关，在我国有效容积利用系数值通常为1.52.5，个别炉容较小、原燃料质量好、操业水平高的炉子高炉利用系数可达3.0以上。一般讲，当炉容差异不大且原燃料质量和操业水平相同时，利用系数对产能的影响要大于炉容对产能的影响。如前文所提5500m3的“高炉王”，设计年产量为400万吨；而比其略小的君津4高炉（5151m3）和大分2高炉（5245m3）的设计年产量却可达432万吨和450万吨。新设计的宝钢4高炉（4350m3）年产量为350万吨，年均利用系数2.2t/m3.d。2.3.3燃料比 每冶炼1吨铁水所用燃料（焦炭、煤粉、重油、 天然气等的数量，是表示燃料消耗的指标，计量单位为kg/t-p。其中焦炭是基本燃料，其余为喷吹燃料，可以单独喷吹，也可以多种燃料同时喷吹。燃料比自然是越低越好，目前我国重点企业高炉焦比的平均指标（不包括宝钢）约为380420kg，煤比约为100140kg；世界平均指标则分别为 300360kg和120180kg，两者有6080kg的差距。宝钢高炉2002年平均焦比 283kg，平均煤比203kg；指标最好的1高炉该两项指标分别为262kg和234kg，燃料比仅496kg，是名副其实的世界一流水平。3 高炉生产系统组成3.1 原料处理系统 系统主要功能是对高炉所用的原燃料进行预处理，包括与原燃料的装卸、输入、堆放、储存、混匀、筛分、破碎及输出等工艺有关的一系列设施和设备；储运专业是原料系统的主体专业。3.2 储矿槽及上料系统系统主要功能是对即将入炉的原燃料进行短期（数小时）储存、入炉前的再筛分、计量和搬运；包括矿槽、闸门、振动筛、给料器、称量漏斗、胶带运输机、料坑、斜桥、卷扬机、主皮带等；储运专业是该系统的主体专业。3.3 炉顶装料设施系统主要作用是将炉料按规定的顺序和投放位置装入炉内；包括固定受料斗、旋转布料器、摆动流嘴、大小钟（仅限传统的有钟炉顶）、可调炉喉保护板、探尺、均压设施、放散阀、润滑站、炉顶框架、检修吊车等；设备专业是主体专业。3.4 高炉本体是矿石中铁及其它元素进行高温还原的空间；包括炉型、炉壳、框架、砖衬、冷却器、取样器、点火器、喉钢砖、风铁口装置等设备；炼铁及设备专业是该系统的主体专业。3.5 风口及出铁场平台 这是更换风口、更换支吹管、观察炉内工作状况和进行开、堵铁口，进行出铁出渣作业的平台；包括铁口泥炮、开口机、移盖机、换钎机、换风口机、主沟渣铁沟、各类起重设备；设备专业是主体专业。3.6 热风炉系统主要作用是将来自鼓风机的冷风（100-120）通过换热或蓄热式装置加热成1000-1250的热风；主要设备包括热风炉燃烧室、蓄热室、混风室、耐材砌体、大烟道、各类阀门、燃烧器、助燃风机、炉蓖支柱、管道、余热回收装置、炉壳、支架等；炼铁、热力专业是主体专业。3.7 煤气清洗系统顾名思义，该系统的功能即是通过导出管、上升管、下降管、重力除尘器 、文氏管、灰泥扑集器、调压阀组、消音器、水封、（余压透平）等设施对高炉荒煤气进行清洗。3.8 渣铁处理系统 包括水渣冲制设施、混铁罐车等。3.9 喷吹系统凡从高炉风口吹入焦油、沥青、重油、煤粉、塑料、矿粉、天然气等物料，以降低燃料消耗、改善还原性能的装置和设施均可组成喷吹系统。本文所谓喷吹系统主要是指煤粉喷吹系统，包括煤粉制备、空压机及喷吹设施。3.10中央控制室及电气室中央控制室是高炉生产的指挥中枢、控制中心，包括变电、配电、供电、电控、照明；仪表检测、监控；各类广播、通讯、传呼、摄像、报警、信号；计算机管理、传输、处理、记录、显示、打印等软硬件设备。电气、仪表、电信和计算机专业是主体专业。3.11公辅设施上述系统以外的设施均为公辅设施，包括鼓风机站、动力管网、炉前脱硅装置、工艺收粉、环保除尘、给排水、铸铁机、碾泥房、铁水罐库、检化验设施等。4 高炉工程量及投资举例4.1 宝钢3号高炉（4350m3）工程量 钢管桩 1597t； 钢筋混凝土管桩 818； 钢筋混凝土方桩 1344根； 钢筋混凝土 80000 m3； 耐火材料 37700t； 建筑钢结构 14000t； 工艺钢结构 12000t； 电气钢结构 940t； 钢管（包括煤气、热力、通讯、给排水管道） 4142t； 设备总重 20108t； 电缆、导线总长 859km； 装机总容量 28282kw（825台）。 （总出图量 约1500020000甲A1）4.2 工程投资国内90年代新建部分高炉投资情况详见下表。企业名称容积m3产铁量万吨/年建成年月投资额亿元单位投资万元/m3元/t-p南京钢厂3503019971.79451.26598韶关钢厂350301996.2(1.6)45.71533凌源钢厂380301998(1.37)36.05457莱阳钢厂75052.51996.6(2.4569)32.76468梅山钢厂125087.51995.25.7646.08658马 钢25001751994.48.734.8497首 钢2536196.519