宝山地区渣铁处理

1、 本科生毕业设计说明书题 目：宝山地区原料条件下3200m³高炉渣铁处理系统设计学生姓名：学 号：专 业：冶金工程指导教师：王永斌 讲师69内蒙古科技大学毕业设计说明书宝山地区原料条件下3200m³高炉渣铁处理系统设计摘 要目前我国钢铁企业蓬勃发展，许多钢铁厂都在新建或扩建高炉，高炉逐渐向大型化发展，因此在原有高炉的基础上引进新技术对高炉适当的改造设计是必要的。由于设计的需要，许多参数的设计以理论数据为参照、以实际地区实际原料条件下的情况进行选定、以实际应用参数为基准。本设计采用宝山地区原料条件下，对3200m³高炉渣铁处理系统进行设计，其设计内容主要包括：风口平

2、台设计、出铁场设计、炉前设备的选择确定、铁水处理系统设计、炉渣处理系统设计、绘制高炉风口平台与出铁场平面布置图及水渣处理系统工艺流程图。出铁场为矩形出铁场,设置四个铁口间断出铁，共用11台320t鱼雷罐车运输铁水，INBA法处理炉渣，并对INBA法包含的设备给出详细说明，转鼓的处理能力为2t/min。另外,对开铁口机及撇渣器做出设计，平坦化出铁场及宽大的风口平台，高效实用的出铁场除尘。关键词：渣铁处理；高炉；矩形出铁场；INBA法内蒙古科技大学毕业设计说明书The Design of 3200m³ Iron SlagProcessing System Under the Raw Ma

3、terial Condition in Baoshan RegionAbstractAt prestent,Chinas iron and steel industry is flourish,and many iron and steel plant is building or expansion of blast furnace,blast furnace is gradulateing developed to large-scale,and therefore the basis of the original blast furnace to introduce new techn

4、ology on the blast transformation and the appropriate design is necessary.As the design needs of some of the datas collected from the plant and the works,a long furnace empirical data,many of the design parameters to the thearetical data for the reference to the actual areas of raw materials under t

5、he conditions of the actual situation in selected parameters in the practical application of basement.Baoshan region of the specification of raw materials used under the conditions of the blast furnace of 3200m³ to design,its design includes: tuyere platform design, Casthouse design, selection

6、of the blast furnace equipment, Hot metal processing system design,calculation and option of blast furnace lining,design of bast furnace cooling system,blast furnace and basic steel structure design,design of cast house,determine the choive of steel equipment,Iron water treatment system design,slag

7、handing system design,draw essence of blast furnace autopsy charts and blast furnace Layout field.Blast furnace casthouse for rectangular,set of four taphole intermittent tapping. Share of 11 station 320t torpedo tanker transport molten iron. The INBA method processing slag ,and the INBA method cont

8、ains detailed descriptions are given of the equipment. Processing capacity of the drum for 2t/min.The design also involves the tapping plant.The tapping machine and salg skimmer. Flattening iron field and a large outlet platform,efficient and practical casthouse dedusting.Key words: slag and metal d

9、isposal;blast furnace; Rectangle of the ironworks ; INBA france内蒙古科技大学毕业设计说明书目 录摘 要IAbstractII第一章 文献综述11.1 风口平台及出铁场11.2 炉前主要设备31.2.1 开铁口机31.2.2 堵铁口泥炮51.2.3 国产化炉前设备在宝钢1号高炉的应用61.3 铁水处理及其设备71.3.1 敞口式铁水车71.3.2 鱼雷形混铁车81.3.3 铸铁机91.4 高炉炉渣处理方法101.4.1 因巴法（INBA）111.4.2 底滤法（OCP）121.4.3 拉萨法（RASA）121.4.4 图拉法（TYN

10、A）121.4.5 明特克法121.5 国内3200m³高炉渣铁处理系统现状131.5.1 莱钢3200m³高炉造渣制度131.5.2 转鼓自动调速技术在3200m³ 高炉渣处理系统中的应用141.6 3200m3高炉渣铁处理系统初步设计方案14第二章 炼铁工艺计算162.1 原料成分的整理计算162.1.1 矿石成分补齐计算162.1.2 物料平衡计算272.2 热平衡计算322.2.1 全炉热平衡322.2.2 高温区热平衡372.3 炼铁焦比的计算39第三章 渣铁系统设计423.1 风口平台与出铁场的设计423.1.1 风口平台设计423.1.2 出铁场设计

11、433.1.3 矩形出铁场特点443.2 铁沟、渣沟及砂口的设计443.2.1 铁沟443.2.2 渣沟453.2.3 砂口453.3 炉前机械设备的设计463.3.1 开铁口机463.3.2 堵铁口机473.3.3 铁水摆动流嘴483.3.4 炉前运输工具493.4 铁水处理的设计503.4.1 铁水的处理503.4.2 铁水罐车的选择503.5 炉渣处理的设计523.5.1 INBA法工艺概述533.5.2 冷态INBA法水渣处理系统主要工艺设备553.5.3 干渣坑的设计613.5.4 干渣坑冷却及作业613.6 出铁场除尘613.6.1 除尘位置623.6.2 除尘罩633.6.3 变

12、速调节技术在除尘中的应用64参考文献65致 谢67内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章 文献综述高炉冶炼中有大量的液态生铁和炉渣，由高炉下部的铁口及渣口放出。合理及时的处理好这些生铁和炉渣是保证高炉正常生产的重要环节。这就需要有完好的出铁、出渣设施及足够的运输能力作保障。目前的大型高炉的渣铁处理系统主要包括以下几个方面：1.1 风口平台及出铁场风口平台：在高炉下部，围绕高炉炉缸，便于操作人员通过风口观察炉况，变换风口，放渣、维护渣口、渣沟、检查冷却设备，及操作一些阀门等。在铁口上方的65°区域，由于跨度在10m左右，需要支5根柱子，并以45号H型钢为铁口上方平台的主梁。柱子采用350热

13、轧无缝钢管，布置柱子时，避开了泥泡和开口机的运动轨迹。考虑铁口上方的热辐射，铁口上方的风口平台主梁和最靠近铁钩的柱子通水冷却，保证该平台在高温辐射下的强度。整个环形风口平台上标高10250mm，在铁口区域的风口平台下标高9800mm，铁口标高8000mm，有1800mm的高度，保证炉前有足够的操作空间,以及炉前设备的运动轨迹在该平台以下1。而风口平台上的上渣沟，由于深度较大，应设置横跨渣沟的人行过桥，过桥用钢板铺成。风口平台应保持平坦，只留排水坡度，便于操作。出铁场是布置铁沟、安装炉前设备、进行出铁放渣操作的炉前工作平台。出铁场和操作平台上设置有以下设备：渣铁处理设备、主沟铁沟等修理更换设备、

14、能源管道(水、煤气、氧气、压缩空气)、风口装置和更换风口的设备、炉体冷却系统和燃料喷吹系统的设备、起重设备、材料和备品备件堆置场、集尘设备、人体降温设备、照明设备以及炉前休息室、操作室、值班室等。在出铁场上把这些布置合理，使用方便，减轻体力劳动，改善环境，保证出铁出渣等操作的顺利进行是设计时必须考虑的事项。为了减轻劳动强度，采用可更换的主沟和铁沟，开口机换杆、泥炮操作、吊车操作采用遥控，铁水罐车自动称量，渣铁口用电视监视等。设置大容量效果好的炉前集尘设备以改善环境，渣铁沟和流嘴加设保护盖，除出铁开始及终了时以外，渣铁是见不到的，改变了炉前的操作状况。渣沟、铁沟。上渣沟布置在风口平台上，下渣沟和

15、铁沟一般布置在出铁场上，渣沟多采用生铁铸成铁槽，壁厚4050毫米铁沟常用10毫米厚的钢板焊接而成，内砌筑23层耐火砖，在砖上面铺沟泥。出铁场的布置形式有：单出铁口方型、双出铁口单出铁场、四出铁口圆形和三出铁口的出铁场与铁路线成交叉的布置形式2。出铁场一般比风口平台约低1.5m。出铁场面积的大小，取决于渣铁沟的布置和炉前操作的需要。出铁场长度与铁沟流嘴数目及布置有关，而高度则要保证任何一个铁沟流嘴下沿不低于4.8m，以便机车能够通过3。根据炉前工作的特点，出铁场在主铁沟区域应保持平坦，其余部分可做成由中心向两侧和由铁口向端部随渣铁沟走向一致的坡度。出铁场布置形式有以下几种：1个出铁口1个矩形出铁

16、场、双出铁口1个矩形出铁场、3个或4个出铁口两个矩形出铁场和4个出铁口圆形出铁场，出铁场的布置随具体条件而异。目前10002000m³高炉多数设2个出铁口、20003000m³高炉设23个出铁口，对于4000m³以上的巨型高炉则设4个出铁口，轮流使用，基本上连续出铁。当前的发展趋势是大型高炉不设渣口只设铁口4。宝钢一号高炉快速大修出铁场设计。快速大修工期紧，接口多，对设计的质量及各系统设计的配合要求高，特别对与高炉各系统有密切联系的出铁场系统设计的要求更高。出铁场系统设计不仅要满足大修后高炉生产、操作及维护的要求，还要满足高炉快速大修的需要。本工程出铁场设计需满足

17、如下要求：I，满足大修后高炉正常和最大出铁速度及次数的要求；II，满足大修后出铁场除尘的需求；III，满足高炉快速大修炉体“散拆整装”的要求；IV，优化主沟、渣铁沟布置及结构，提高主沟、渣铁沟寿命，降低生产维护成本；V，提高出铁场机械化和自动化水平，降低工人劳动强度；VI，优化出铁场平面布置，满足快速大修其他系统单元布置需要；VII，满足其他相关系统单元提前施工的需求5。风口平台和出铁场的结构有两种；一种是实心的，两侧用石块砌筑挡土墙，中间填充卵石和砂子，以渗透表面积水，防止铁水流到潮湿地面上，造成“放炮”现象，这种结构常用于小高炉；另一种是架空的，它是支持在钢筋混凝土柱子上的预制钢筋混凝土板

18、或直接捣制成的钢筋混凝土平台。其下面可做仓库和存放沟泥、炮泥，填充1.01.5m厚的砂子。渣铁沟底面与楼板之间，为了绝热和防止渣铁沟下沉，一般要砌耐火砖或红砖基础层，最上面立砌一层红砖或废耐火砖。1.2 炉前主要设备炉前设备主要有开铁口机、堵铁口泥炮、堵渣机、换风口机、炉前吊车等。1.2.1 开铁口机开铁口机就是高炉出铁时打开出铁口的设备，按其传动方式可分为电动、气动、液压和气液复合传动4种，按其动作原理分为钻孔式和冲钻式两种。中小高炉使用的是电动钻孔式开口机，大中型高炉采用全气动、全液压、气液复合传动冲钻式开口机。为了保证炉前操作人员的安全，现代高炉打开铁口的操作都是机械化、远距离进行的。开

19、铁口机必须满足以下要求：开铁口时不得破坏泥套和覆盖在铁口区域炉缸内壁上的泥包；能远距离操作，工作安全可靠；外形尺寸应尽可能小，并当打开出铁口后能很快撤离出铁；开出的出铁口应为具有一定倾斜角度、满足出铁要求的直线孔道。（1） 钻孔式开铁口机钻孔式开铁口机结构如图1.1所示，图1.1 钻式开铁口机它由吊挂开口机的定行梁、旋转机构和送进机构等三部分组成。钻孔式开铁口机的特点是结构简单，制造安装方便，因而被中小高炉广泛采用。其主要缺点是钻杆在电动机驱动下只做旋转运动，而不能做冲击运动，当钻头快要钻到终点时，需要退出钻杆,用人工捅开铁口，这样不安全并且也容易烧坏钻头。这种开铁口机在钻开铁口过程中,由于是

20、无吹风钻孔，钻屑不能自动排除，需要退出钻杆后再用压缩空气吹出，降低了工作效率。为了克服上还缺点，目前已将这种开铁口机改为带吹风结构的钻孔式开铁口机。带吹风结构的钻孔式开铁口机，钻杆、钻头是空心的，从中心部分鼓人压缩空气，这样能及时吹出钻屑，使钻孔作业顺利进行，并且钻头在钻进过程中得以冷却，还可根据钻屑颜色来判断钻进深度，防止钻透铁口。带吹风结构的钻孔式开铁口机工作效率高，安全可靠，结构紧凑，因此得到广泛应用。（2） 冲钻式开铁口机冲钻式开铁口机用压缩空气作为动力，其钻头以冲击运动为主，同时通过旋转机构使钻头产生旋转运动，即钻头既可以进行冲击运动，又可以进行旋转运动。冲钻式开口机的特点是：具有钻

21、、冲、吹扫功能；钻出的铁口通道接近于直线，可减少泥炮的推泥阻力，开铁口速度快，时间短，适用于无水炮泥；自动化程度高，大型高炉多采用这种开铁口机。 图1.2是宝钢1号高炉全气动冲钻式开铁口机，由钻机机构、导轨和送进机构、升降装置、安全钩装置、旋转机构、转臂机构等6部分组成。图1.2 宝钢用全气动冲钻式开铁口机1-导轨；2-升降装置；3-旋转正打击机；4-滑台；5-反打击机；6-钎杆7-钎杆吊挂装置；8-对中装置；9-挂钩；10-送进机构1.2.2 堵铁口泥炮高炉出铁后，必须用耐火材料(炮泥)将铁口迅速堵住，堵铁口的专用设备称为泥炮。对泥炮的要求是：泥炮工作缸应具备足够的容量，能供给需要的堵铁口泥

22、量，有效地堵塞出铁口通道和修补炉缸前墙，使前墙厚度达到所要求的出铁口深度；活塞应有足够的推力，不仅要克服全风条件下炉缸内压力，而且要克服较密实的堵铁口泥的最大运动阻力，将堵铁口泥分布在炉缸内壁上；工作可靠，能适应高炉炉前高温、多粉尘、多烟气的恶劣环境；结构紧凑，高度矮小；维修方便。按驱动方式可将泥炮分为汽动泥炮、电动泥炮和液压泥炮3种。汽动泥炮采用蒸汽驱动，由于泥缸容积小，活塞推力不足，已被淘汰。随着高炉容积的大型化和无水炮泥的使用，要求泥炮的推力越来越大，电动泥炮已难以满足现代大型高炉的要求，只能用于中、小型常压高炉。现代大型高炉多采用液压矮泥炮。1.2.3 国产化炉前设备在宝钢1号高炉的应

23、用图1.3 宝钢1高炉炉前设备工艺布置宝钢目前有4座4000m³级得高炉，出铁场炉前设备一期全面从新日铁引进，包括MHG液压矮身泥泡，全气动冲钻式开口机，悬臂气吊等。二期参照一期部分从新日铁引进，三期基本按照新日铁模式进行国产化，并增设了气动移盖机。到4高炉建设时，再次全面引进世界一流水平的德国DDS公司全液压泥泡，全液压开口机和全液压移盖机，实现了炉前设备的高度自动化。宝钢1高炉短期化大修，高炉炉壳采取分段推移方式，炉体下部框架保持不变，出铁场的总平面布局不做大的改动：南北场各设置两个铁口，固定贮铁式主沟，铁口夹角保持上代炉役的参数。高炉扩容改造后，日产铁水按照11575t组织生产

24、，炉前设备的处理能力必须达到此要求。根据宝钢1高炉原有下部框架结构立柱的布置情况，采用泥泡和开口机布置在主沟外侧，移盖机布置在主沟内侧的总原则，1高炉上代炉役的炉前悬臂气吊保留作为炉前检修辅助起重设备，开口机底座固定在框架立柱上6。1.3 铁水处理及其设备高炉生产的铁水大部分用于炼钢，但铸造铁和部分炼钢铁必须铸成铁块。目前，大中型高炉不论其铁水送去铁钢还是铸块，都利用铁水罐车运输的。铁水运输是冶金企业关键工艺之一，随着钢铁生产工艺的不断发展，钢铁企业的不断发展壮大，铁水运输方式也在不断发展。铁水罐车是钢铁企业铁水运输的重要工具,目前国内铁水罐车主要有2种：一种是敞口式铁水车，一种是鱼雷形混铁车

25、(简称鱼雷罐车)。中小型高炉一般采用敞口式铁水车，大型高炉多采用鱼雷罐车。采用不同的铁水运输车辆，对于钢铁生产节奏和钢铁质量会产生不同的影响。莱芜钢铁集团有限公司目前全部采用敞口式铁水车，对于现在的生产节奏和铁水预处理工艺尚能适应，但对于将要新建的银山型钢3号高炉和新型 KR(电磁搅拌)脱硫方式而言，目前的运输方式能否适应是摆在我们面前十分迫切的课题，为此，必须研究新的铁水运输方式，以适应钢铁生产发展的需要。1.3.1 敞口式铁水车敞口式铁水车是铁水铁路运输的主要运工具之一，运用已极为普遍，现已形成系列化产品，主要有 ZT -35-1、ZT-65-1、ZT-100-1、ZT-140-1型铁水罐

26、车。1.3.2 鱼雷形混铁车鱼雷罐车是供冶金企业运输高炉铁水至炼钢倒罐站进行倾翻铁水作业的专用运输车辆。鱼雷形混铁车主要由:罐体,车架,罐体倾翻传动侧装配,非传动侧装配,倾翻传动侧保护罩,台车装配,车钩缓冲装置,制动装置等几部分组成7。鱼雷罐车的运用取代了传统的铁水罐车和混铁炉，可在铁水运输过程中按照钢铁炼制的工艺过程进行铁水混合、保温、脱磷、脱硫等处理，从而缩短了冶炼时间，降低冶炼成本,实现负能炼钢，它是一种高效、先进的冶炼工艺设备。该车具有封闭好、保温性能好、散热损失少、残铁量少、载重大、储存能力强，可以缩短出铁场的长度、对铁水有混匀作用的特点，对生产节奏起到很大的缓冲作用。图1.4 32

27、0t鱼雷形混铁车1- 倾动装置；2-辅助轴承；3-耳轴轴承；4-罐体；5-灌口；6-耳轴轴承；7-车架；8-连接器宝钢4063m³高炉采用的是320t鱼雷型混铁车(这在我国是首次使用) , 一次出铁用两辆、高产时用三辆混铁车即可满足要求。采用混铁车送铁水还有以下优点:使铁水系统与高炉、转炉大型化相适应；炼钢厂不需设混铁炉,从而减少了冶炼工序,节省了基建投资；耐火材料消耗少, 节省维修费用； 罐车出铁口小,保温性能好,使铁水温降缓慢；倒铁水后的残清不需每次排除,减少了清、排渣作业量。不足之处是内衬砌砖工艺复杂8。总之，鱼雷罐车的使用方便了转炉、电炉兑加铁水，而无需过多地考虑铁水罐与铁水

28、包或转炉的匹配问题，从而提高钢铁生产效率和产品质量。另外，还使铁水系统与高炉、转炉的大型化相适应，省却了混铁炉，减少了冶炼工序，减少了基建投资，减少了耐火材料消耗，节约了维修费用，倒罐残渣无需每次排出，减少了清排渣作业量。目前，国内绝大多数2000m³以上的高炉基本上全部采用鱼雷罐车。鱼雷罐车虽然有以上不可替代的优点，但也存在着一些缺点：首先是投资额较大,以济南钢铁集团总公司为例，现在使用的320t鱼雷罐车每台造价就达319万元，其总投资超过1亿元。运用过程中，尽管鱼雷罐车保温性能较好，降低了罐内结壳、结渣的可能性，但是罐内一旦结壳、结渣，处理难度极大。其次是运行风险较大，在运行过程

29、中一旦脱线，起复难度较大。另外，鱼雷罐车车体较长，铁路曲线通过能力较差，这就增大了鱼雷罐车通过铁路道岔和曲线的风险系数。1.3.3 铸铁机铸铁机是将液态生铁连续铸成生铁块的设备。其流程通过机车或行车将装好铁水的铁水罐从高炉经铁路运行至铸铁机车间,由倾翻机构将铁水罐倾翻, 铁水经铁水流槽流人铸铁模内,装满铁水的铸铁模在链带的带动下,徐徐向上移动9。在输送过程中, 冷却装置将冷却水喷淋在已结壳的铁块上,以加速铁块降温冷却；铁块在机头星轮处脱落,由溜槽滑入运输车内运出, 个别不易脱落的铁块由扒铁装置清理脱落。当链带返回时为便于铁块脱模,在铸铁机运行时连续向铸铁模内进行喷射灰浆10。铸铁机的要求是：浇

30、注过中铁水的飞溅损失和从铁模中溢漏损失量要少，铁水收得率要高；生铁块表面质量好,单位质量生铁块消耗铸模量小，机械化程度高，设备故障少，寿命长11。1.4 高炉炉渣处理方法图1.5 主要炉渣处理工艺方法高炉熔渣处理方法主要分为干法和水淬法。日本、英国和澳大利亚曾在干法基础上进行研究，也曾有两种方法问世，一种是风洞风淬法12，一种是转杯雾化法13，但之后只见零星报道，总之由于干渣处理环境污染较为严重，且资源利用率低，现在已很少使用，一般只在事故处理时，设置干渣坑或渣罐出渣。目前，高炉熔渣处理主要采用水淬，水淬渣可以作为水泥原料，或用于制造渣砖、轻质混凝土砌块，使资源得到合理的利用。水淬渣按其形成过

31、程，分为两大类:一是高炉熔渣直接水淬工艺，其主要工艺过程是高炉熔渣渣流被高压水水淬，然后进行渣水输送和渣水分离。二是高炉熔渣先机械破碎、后水淬工艺，其主要工艺过程是高炉熔渣流首先被机械破碎，在抛射到空中时进行水淬粒化，然后进行渣水分离和输送14。按水渣的脱水方式，水淬渣主要有如下方法：(1)转鼓脱水法。经水淬或机械粒化后的水渣流到转鼓脱水器进行脱水，前者为INBA法(因巴法)，后者为TYNA法(图拉法)。(2)渣池过滤法。渣水混合物流入沉渣池，采用抓斗吊车抓渣，渣池内的水则通过渣池底部或侧部的过滤层进行排水。底滤式加反冲洗装置，一般称为OCP法(底滤法)。(3)脱水槽法。水淬后的渣浆经渣浆泵输

32、送到脱水槽内进行脱水，这种方法就是通常所说的RASA法(拉萨法)。(4)提升脱水法。高炉熔渣首先被机械破碎，进行水淬后淮池内用提升脱水实现渣水分离，提升脱水器可采用螺旋输送机和斗式提升机，现有明特克法15 16。1.4.1 因巴法（INBA）图1.6典型因巴法炉渣处理系统因巴法水渣处理系统是20世纪80年代初由比利时西德玛(SIDMAR)公司与卢森堡PW公司共同开发的一项渣处理技术。因巴法的工艺流程为：高炉熔渣由熔渣沟流入冲制箱，经冲制箱的压力水冲成水渣进入水渣沟，然后流入水渣方管各分配器、缓冲槽落入滚筒过滤器，随着滚筒过滤器的旋转，水渣被带到滚筒过滤器的上部，脱水后的水渣落到筒内皮带机上运出

33、，然后由外部皮带机运至水渣槽17。因巴法的优点是可以连续滤水，环境好，占地少，工艺布置灵活，吨渣电耗低，循环水中悬浮物含量少，泵、阀门和管道的寿命长。但冲渣水量仍较大，成品渣含水量大，托圈、挡轮、齿圈靠传动工作，运行不稳定，故障率高18。1.4.2 底滤法（OCP）高炉熔渣在冲制箱内由多孔喷头喷出的高压水进行水淬，水淬渣流经粒化槽，然后进入沉渣池，沉渣池中的水渣由抓斗吊抓出堆放于渣场继续脱水19。沉渣池内的水及悬浮物通过分配渠流入过滤池，过滤池内设有砾石过滤层，过滤后的水经集水管由泵加压后送入冷却塔冷却，循环使用，水量损失由新水补充。OCP法是较成熟的炉渣处理工艺，过滤水中固体悬浮物少，对设备

34、和管道的磨损少，我国大中型高炉采用较多；但该工艺也存在投资较大、占地面积大、用水用电量高等不足。1.4.3 拉萨法（RASA）拉萨法水冲渣系统是由日本钢管公司与英国RASA贸易公司共同研制成功的。拉萨法的工艺流程为熔渣由渣沟流入冲制箱，与压力水相遇进行水淬。水淬后的渣浆在粗粒分离槽内浓缩，浓缩后的渣浆由渣浆泵送至脱水槽，脱水后水渣外运。脱水槽出水(含渣)流到沉淀池，沉淀池出水循环使用12。水处理系统设有冷却塔，设置液面调整泵用以控制粗粒分离槽水位。“RASA”法的主要缺点是设备管道磨损严重，耗电量高，投资大,占地多，已逐渐被其他方法取代。1.4.4 图拉法（TYNA）图拉法水淬渣工艺，该方法是

35、高炉熔渣先进行机械破碎然后进行水淬的工艺过程的典型代表。其原理是用高速旋转的机械粒化轮配合低转速脱水转鼓处理熔渣，工艺设备简单，耗水量小，渣水比为1:1，运行费用低，可以处理铁含量小于40的熔渣，不需要设干渣坑，占地面积小，渣中带铁不爆炸等优点。但也存在如下缺点：工程投资高，粒化器拆卸、维修难度大、时间长，大直径轮式脱水器运行不稳定，维护费用高，成品渣质量不好，对泡沫渣的处理无能为力20 21。1.4.5 明特克法明特克法炉渣处理工艺，为首钢与北京明特克冶金炉技术有限公司联合研制、开发的炉渣处理工艺，整套系统于2002年7月在首钢3号高炉(2536m3)上投入运行，其工艺流程如图1.7所示。明

36、特克法核心设备是由一台特殊设计和制造的螺旋输送机和一台过滤器组成。螺旋输送机呈20°倾角安装在水渣池内，随着螺旋输送机的转动，其螺旋叶片将水渣池底部的水渣向上输送，水则靠重力和渣的翻动挤压两重作用向下回流，从而达到渣水分离和脱水的目的。水渣经脱水离开螺旋输送机的U型槽后，通过皮带系统输送至水渣堆场；冲渣水经浊水渣池溢流口进入过滤器过滤成干净水后，进入水循环系统循环使用。图1.7 明特克法炉渣处理系统示意1.5 国内3200m³高炉渣铁处理系统现状1.5.1 莱钢3200m³高炉造渣制度较高的炉渣碱度能使炉缸温度充裕，既利于煤粉燃烧，以改善铁水质量，促进高炉顺行。为

37、保证炼出合格生铁以及充足的热量，最终实际炉渣碱度控制在1.151.23，三元碱度控制在1.45 左右，四元碱度控制在0.951.08。炉渣的物理性能与化学成分,对冶炼过程影响极大。合理的炉渣成分和性能，有利于炉况顺行和确保铁水质量。为改善炉渣的稳定性和流动性，严格控制铝负荷。渣中Al2O3逐渐降低到14%以下，渣中MgO/ Al2O3大于0.6，大大降低了炉渣黏度，保证了炉渣流动性22。1.5.2 转鼓自动调速技术在3200m³ 高炉渣处理系统中的应用为满足渣处理工艺要求,保证水渣质量,转鼓速度应根据渣量大小即负载大小调节。但人为很难做到设定出合适的转鼓速度,使速度转矩和液位相匹配。

38、若转鼓速度过高,会导致成品渣脱水不充分,含水率高,影响渣子质量；若转鼓速度过低,会导致成品渣堆积以致转鼓过载而堵渣,给转鼓清理造成困难。INBA系统的转鼓采用变频电机驱动,变频器输出转矩的变化直接反映转鼓内负载的变化,PLC根据变频器输出转矩及转鼓液位的变化,利用转速与转矩和转速与转鼓液位的函数曲线,计算出速度给定值,输出给变频器,变频器根据接收的速度信号大小来调节电机转速23。其应用效果：INBA渣处理自动控制系统投入运行以来,自动化设备一直连续零故障运行,跟使用之前相比,高炉每天可节约近960t水,若1t水价格按照5元,全年生产按照355天计算,则可节约成本约170万元。转鼓自动调速技术使

39、用效果良好,转鼓的利用率由原来的不到60%提高到了90%以上，并且提高了INBA系统运行的稳定性与安全性,发挥了INBA 系统可连续粒化和脱水、可自动调节脱水转速并连续测得炉渣量以及环保的优势,达到了预期目的,取得了良好的效果。1.6 3200m3高炉渣铁处理系统初步设计方案对于3200m³高炉来说，风口采用大块刚玉质组合砖，平台采用架空式连续平台，一般设置4个出铁口，不设渣口，出铁场位置应与出铁口相适应。出铁场面积取决于渣铁沟的布置和炉前操作的需要，其长度约为4060m，宽度约为1525m，高度则要求保证任何一个渣铁流嘴下沿不低于5m，以便渣铁罐车通过。出铁场设计为双矩形出铁场，炉

40、前设备选用全液压冲钻式的开口机，德国DDS公司全液压泥泡，全液压移盖机，从而实现其高度自动化。铁水罐车选用鱼雷形混铁车。就目前来看，图拉法其最显著的特点是彻底解决了传统水淬渣易爆炸的安全隐患问题,安全性高。（渣中带铁达40%时，仍能正常工作）具有国内自主知识产权的明特克法投资与占地面积相对最小，而投资费用较大的因巴法在技术上最为成熟。因巴法的布置紧凑，占地面积小，可实现整个流程机械化、自动化连续生产,系统水渣质量好；冲渣水闭路循环，水悬浮物少，泵和管路的磨损小；无爆炸危险，安全度高。在渣中含铁量高达20%时,新INBA系统也能安全进行炉渣粒化；该炉渣处理工艺能彻底解决烟尘、蒸汽对环境的污染达到

41、该系统零排放的目标。现就环保、节水和增效方面对因巴法和图拉法进行比较。因巴法与图拉法的成品水渣含水量基本相同，但因水-渣比不同熔渣水淬粒化时蒸发水量大不相同。据资料，图拉法（轮法）水渣比为12:1(实际一般为23:1)，水分蒸发量为70%，吨渣水蒸发量为0.71.0吨；因巴法实际水-渣比为68:1，水分蒸发量为7%，吨渣水分蒸发量约为0.5吨。因巴法基本冷凝回收全部蒸汽。因此用因巴法要比图拉法节约新水19。与热态因巴法相比，冷态因巴法无论是干渣坑的水还是因巴水槽中的水分别经过冷却塔冷却，因此粒化水温较低(控制在60以下)，不生成泡沫渣，从而获得高的因巴系统作业率；与环保型因巴法相比，冷态英巴法

42、其占地面积较小、基建投资和运行费较低，从减少占地面积，节约投资和运行费用考虑，设计采用冷因巴工艺。第二章 炼铁工艺计算2.1 原料成分的整理计算在进行炼铁计算时，需要用到完整的物料化学成分，但是现场给出的成分往往是不完整的。比如铁矿石（天然矿或烧结矿）给出的成分常常有FeO、CaO、SiO2、Al2O3、MgO等几种化合物的含量，直接用他们进行计算会造成较大的误差，因此要进行准确的工艺计算，必须对给出的原料成分进行加工计算22，把原料成分补齐并平衡成100%。2.1.1 矿石成分补齐计算 1.宝山地区原料条件,见表2.1，表2.2，表2.3表 2.1 矿石成分表（%）成分TFeMnPSFeOC

43、aOMgO烧结矿56.5320.6000.0430.0106.21310.2531.986球团矿66.2100.0320.0180.0060.2462.4900.111澳矿62.6750.1730.0420.0111.6340.4320.139硅石1.0820.0000.0000.0000.0000.1800.072石灰石0.2740.0780.0000.0000.00055.3000.080续表 2.1 矿石成分表（%）成分SiO2Al2O3 TiO2 CO2H2ONa2OK2O烧结矿3.3801.6700.2000.0000.0000.0070.018球团矿2.3900.3950.0000

44、.0000.0000.0000.000澳矿2.9202.6430.0960.0003.2400.0130.023硅石95.3002.8200.0000.0000.0000.0000.000石灰石0.3650.1600.00043.1000.0000.0000.000表2.2焦炭成分表（%）固定碳（%）灰分（13.837%）83.943SiO2CaOAl2O3MgOTiO2MnOP2O5FeSFeO46.8475.09136.3492.4002.3000.1600.7201.9784.162续表 2.2 焦炭成分表（%）挥发分（0.820%）有机物（1.400%）合计全硫游离水CO2COCH4H

45、2N2HNS0.1800.1200.2200.2000.1000.6000.2100.5902.500表2.3 煤粉成分表CHONSH2O819044.4403.2220.9110.4730.850续表 2.3 煤粉成分表灰分（8.200%）SiO2CaOAl2O3MgOFeO合计4.0500.2303.1100.1700.640100.0根据本设计高炉采用了宝山原料（烧结矿、球团矿、澳矿），三种矿的配比为:烧结矿:球团矿:澳矿=75:15:10（1）烧结矿的补齐 烧结矿成分的计算由Mn计算MnO： MnO=Mn×71/55=0.775由P计算P2O5 ： P2O5 =P×

46、142/62=0.098由S计算FeS： FeS=S×88/32=0.028由FeO、FeS及Tfe计算Fe2O3 Fe(FeO)= FeO×56/72=4.832Fe(FeS)= FeS×56/88=0.018Fe2O3 中的含铁量为：Fe(Fe2O3)= TFe-（Fe(FeS)+ Fe(FeO)）=51.682Fe2O3 含量为：Fe2O3= Fe(Fe2O3)×160/112=73.83 烧结矿矿石成分的平衡计算烧结矿中几种化合物的总含量为：n19=98.459 | 100- n19|3表明偏差较小，在允许范围内可以矿石成分的平衡计算。按矿石在各

47、组分均衡扩大的方法将误差分摊在各项组分上，其计算式为：ni=ni/n19×100 由此求出平衡各项成分含量：n Fe2O3=73.83/98.458×100=74.986n FeO=6.213/98.458×100=6.310n CaO=10.253/98.458×100=10.414n MgO=1.986/98.458×100=2.017n SiO2=3.380/98.458×100=3.433n Al2O3=1.670/98.458×100=1.696n TiO2=0.2/98.458×100=0.203n N

48、a2O=0.007/98.458×100=0.007n K2O=0.018/98.458×100=0.018n P2O5=0.098/98.458×100=0.100n MnO=0.775/98.458×100=0.786n FeS=0.0275/98.458×100=0.028均衡成分后各化合物的成分和为：100（2）球团矿 球团矿成分计算由Mn计算MnO： MnO=Mn×71/55=0.041由P计算P2O5： P2O5 =P×142/62=0.041由S计算FeS： FeS=S×88/32=0.017由FeO

49、、FeS及Tfe计算Fe2O3 Fe(FeO)= FeO×56/72=0.191Fe(FeS)= FeS×56/88=0.011Fe2O3 中的含铁量为：Fe(Fe2O3)= TFe-（Fe(FeS)+ Fe(FeO)）=66.008Fe2O3 含量为：Fe2O3= Fe(Fe2O3)×160/112=94.297 球团矿矿石成分的平衡计算烧结矿中几种化合物的总含量为：n19=100.028 | 100- n19|3ni=ni/n19×100 由此求出平衡各项成分含量：n Fe2O3=94.297/100.028×100=94.271n FeO

50、=0.246/100.028×100=0.246n CaO=2.49/100.028×100=2.489n MgO=0.111/100.028×100=0.111n SiO2=2.39/100.028×100=2.39n Al2O3=0.395/100.028×100=0.3n P2O5=0.041/100.028×100=0.041n MnO=0.041/100.028×100=0.041n FeS=0.017/100.028×100=0.017均衡成分后各化合物的成分和为：100（3）澳矿 澳矿成分计算由Mn计

51、算MnO2： MnO2=Mn×87/55=0.274由P计算P2O5 ： P2O5 =P×142/62=0.096由S计算FeS2： FeS2=S×120/64=0.021由FeO、FeS及Tfe计算Fe2O3Fe(FeO)= FeO×56/72=1.271Fe(FeS2)= FeS2×56/120=0.010Fe2O3 中的含铁量为：Fe(Fe2O3)= TFe-（Fe(FeS)+ Fe(FeO)）=61.394Fe2O3 含量为：Fe2O3= Fe(Fe2O3)×160/112=87.706 澳矿矿石成分的平衡计算烧结矿中几种化合

52、物的总含量为：n19=99.237 | 100- n19|3表明偏差较小，在允许范围内可以矿石成分的平衡计算。按矿石在各组分均衡扩大的方法将误差分摊在各项组分上，其计算式为：n Fe2O3=87.706/99.237×100=88.380n FeO=1.634/99.237×100=1.647n CaO=0.432/99.237×100=0.435n MgO=0.139/99.237×100=0.140n SiO2=2.92/99.237×100=2.942n Al2O3=2.643/99.237×100=2.664n TiO2=0.

53、096/99.237×100=0.097n Na2O=0.013/99.237×100=0.013n K2O=0.023/99.237×100=0.023n P2O5=0.096/99.237×100=0.097n MnO2=0.274/99.237×100=0.276n FeS2=0.021/99.237×100=0.021n H2O=3.24/99.237×100=3.265均衡成分后各化合物的成分和为：100（4）硅石的补齐计算Fe2O3 含量为： Fe2O3= TFe×160/112=1.546各化合物的成

54、分和为：99.918平衡各成分误差：n Fe2O3=1.546/99.918×100=1.547n CaO=0.18/99.918×100=0.18n MgO=0.072/99.918×100=0.072n SiO2=95.3/99.918×100=95.379n Al2O3=2.82/99.918×100=2.822均衡成分后各化合物的成分和为：100（5）石灰石的补齐计算由Mn计算MnO： MnO=Mn×71/55=0.101Fe2O3 含量为： Fe2O3= TFe×160/112=0.391各化合物的成分和为: 99

55、.497平衡各成分误差：n Fe2O3=0.391/99.497=0.393n CaO=55.300/99.497=55.580n MgO=0.080/99.497=0.080n SiO2=0.365/99.497=0.367n Al2O3=0.160/99.497=0.161n MnO=0.101/99.497=0.102n CO2=43.100/99.497=43.317由石灰石表明偏差较小，可以进行矿石成分的平衡计算 原料成分：采用烧结矿、球团矿、生矿冶炼。配比为75:15:10,整理计算后见表2.4 冶炼制钢生铁，规定生铁成分Si=0.7%，S=0.03% 炼铁焦比K=300g/t，煤比M=170Kg/t 规定的炉渣碱度R= CaO/ SiO2=1.03 元素在生铁、炉渣与煤气中的分